Organische Transistoren mit Selbstbau-Eigenschaften
von 
3Mind.Info
22.03.2008 - 17:55 Uhr - Technik, Wissenschaft & Forschung
(prcenter.de) Quelle: http://www.3mind.info/?q=node/666
Forscher haben einen schnellen und einfachen neuen Weg entwickelt, leistungsfähige elektronische Komponenten aus einem organischen Halbleitermaterial zu schaffen. Die Entwicklung, die von Forschern des "National Institute of Standards and Technology" (NIST) im amerikanischen Gaithersburg angeführt wurde, könnte dabei helfen, besonders große und flexible Schaltungen zu produzieren.
NIST-Wissenschaftler David Gundlach und sein Team brachten organische Halbleitermoleküle dabei dazu, sich selbst um chemisch vorbehandelte Elektroden zu gruppieren - so ergaben sich beispielsweise Feldeffekttransistoren, die dazu verwendet werden können, bei Bildschirmen einzelne Bildpunkte an- und auszuschalten. Die Herstellungsmethode ergibt eine Ansammlung von Transistoren mit guten elektrischen Eigenschaften, die voneinander dennoch deutlich abgeschirmt sind. Im aktuellen Experiment setzten die Forscher noch auf ein hartes Silizium-Substrat. Doch die Technik sei auch auf flexible Schaltungen übertragbar, meint Gundlach.
Aktuelle Flachbildschirme wie LC-Displays sind vor allem deshalb starr, weil sie - meist amorphes - Silizium für die Herstellung der Transistoren nutzen, die die Bildpunkte kontrollieren. Das Silizium wird in der Regel bei so hohen Temperaturen verarbeitet, dass man starre Glasplatten als Träger für die Displays verwenden muss - flexible Kunststoffe würden sich bei diesen Temperaturen verziehen oder gar schmelzen.
Organische elektronische Schaltkreise lassen sich dagegen bei weitaus tieferen Temperaturen verarbeiten - sie könnten aufrollbare LC-Displays ermöglichen. Die ersten halbwegs aufrollbaren Displays, die noch in diesem Jahr auf den Markt kommen sollen, setzen auf so genannte elektrophoretische Displays - beispielsweise von E Ink - die zur Zeit weder Videos noch Farben darstellen können. Mit flexiblen LC-Displays wären dagegen auch große Bildschirme möglich, die man aus einem Handy entnehmen kann. Eine wirklich praktikable Methode, großflächige, leistungsfähige organische elektronische Schaltkreise zu wirtschaftlichen Konditionen zu bauen, wurden allerdings bis heute noch nicht gefunden.
Gundlachs neue Technik könnte schneller und deshalb billiger sein als bisherige Verfahren zur Herstellung flexibler Schaltungen. Eine davon ist die bekannte Lithographie, wie man sie zur Produktion konventioneller Siliziumchips nutzt - dabei wird eine ganze Schaltungsfläche mit einem organischen Halbleiter überzogen und dann all das weggeätzt, was nicht benötigt wird. Eine effizientere Methode ist dagegen der Tintenstrahldruck, bei dem Düsen flüssige Tröpfchen aus Kunststoffhalbleitern in einem gewünschten Muster aufbringen. Zwei Firmen, die bereits Pläne zur kommerziellen Herstellung von Kunststoffelektronik angekündigt haben, setzen auf eine der beiden Techniken.
Die NIST-Methode umgeht nun die Notwendigkeit, der Halbleiterschicht nachträglich ein Muster beizubringen. Nach Aufbau der Elektroden und anderer Teilbereiche mittels handelsüblicher Lithographie wird die Schaltung in eine spezielle Chemikalie getaucht, um die Oberfläche zu behandeln und diese dann schließlich mit einer dünnen Schicht einer organischen Halbleiterlösung überzogen.
In der Nähe der Elektroden bauen sich die Halbleiterkristalle selbst in geordneten Bahnen zusammen, sodass sie Strom übertragen. Weiter entfernt von den Elektroden sieht es wiederum anders aus: Dort richten sich die Kristalle zufällig aus, sodass dieser Bereich als Isolator dient. "Nun können wir Schaltkreise herstellen, ohne dass wir die Halbleiter mit einem Muster überziehen müssten", sagt Thomas Jackson, Professor für Elektrotechnik an der Pennsylvania State University, der an der Studie beteiligt war. "Wir können die organische Substanz einfach auftragen, und wir sind fertig. Wir können den Schritt, in dem wir das überflüssige Material entfernen, einfach weglassen."
Das Wegfallen des letzten Herstellungsschritts mache den Prozess tatsächlich deutlich einfacher, sagt John Kymissis, Professor für Elektrotechnik an der Columbia University. Das Überziehen der Halbleiterschicht mit einem Muster sei einer der heikelsten Arbeitsschritte bei der Herstellung organischer Schaltungen. Wenn Teile des Halbleitermaterials aus Versehen die Elektroden zweier nebeneinander liegender Transistoren überspannen, könnte Strom zwischen den Transistoren fließen und zu einem Defekt führen. Bei einem Display würden dann beispielsweise statt einem Bildpunkt zwei aufleuchten. "Selbst wenn man die Elektroden ausdruckt und man kein nachträgliches Muster vornehmen muss, wird der Prozess beschleunigt. Das ist ein riesiger Vorteil", meint Kymissis.
Verglichen mit der Komplexität anderer Verfahren könnte die neue NIST-Methode auch eine Massenproduktion organischer Schaltkreise erleichtern, glaubt Natalie Stingelin-Stutzmann, Materialwissenschaftlerin an der Queen Mary University of London. "Der Tintenstrahldruck ist zwar simpel, aber wenn man große Flächen mit einer einfachen Beschichtungstechnik abdecken kann, wird es so billiger", meint sie. Am Ende sei es eben vor allem eine Kostenfrage, ob sich Elektronik aus organischen Halbleitern durchsetze oder nicht.
Angaben zum Autor
Kugelfangweg 23
1200 Wien
Österreich
Freidenker / Freigeist
Weitere Pressemitteilungen von 3Mind.Info
»
Russland verdoppelt bis 2015 Waffenproduktion...
»
George Bush:...
»
Israel: "Schweiz hat sich auf die Seite Irans geschlagen"...
»
Ex UN-Waffeninspektor Ritter unterstellt Bush und Cheney Implosion des WTC...
Alle Pressemitteilungen von 3Mind.Info anzeigen.
Die beliebtesten Pressemitteilungen aus dieser Kategorie
» SureFill Vollentsalzungspatrone Sentinel Produktneuheit
» Rösberg verstärkt Vertrieb für die Softwareprodukte PRODOK und LiveDOK
» Messe Husum & Deutsche Messe schreiben Windallianz Award aus – Technologiepreis
