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Dienstag, 24.01.2017
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Stabile Transistoren aus organischem Molekül

Weniger Elektronen und backsteinartiger Verbund machen Transistormolekül luftstabil

Transistoren sind die Grundbausteine elektronischer Schaltungen. Bisher basieren sie meist auf Silizium. Doch zukünftig sollen flexible, organische Moleküle dessen Funktion übernehmen. Wissenchaftler haben jetzt ein neues Molekül entdeckt und entwickelt, mit dem sich leistungsstarke und vor allem stabile organische Dünnfilm-Transistoren für die Mikroelektronik herstellen lassen.
Weltweit wird an Transistoren aus organischen Materialien geforscht, die sich als hauchdünne Schichten in elektronische Bauteile einbringen lassen. Transistoren sind Bestandteile elektronischer Schaltungen, die in der Nachrichtentechnik oder in Computern eingesetzt werden. Organische Dünnfilm-Transistoren sind heute zwar bei weitem nicht so leistungsfähig wie Silizium-Transistoren. Dafür bieten sie die Möglichkeit, kostengünstig auf flexiblen Unterlagen und großen Flächen angewandt zu werden. So lassen sich biegsame Bauteile und damit neue Anwendungen realisieren -zum Beispiel flexible Displays.

Luftstabil durch Elektronenarmut


Gut funktionierende organische Transistoren für den Transport von p-Ladungsträgern gibt es schon viele. Eine Herausforderung stellt aber der Transport von n-Ladungsträgern dar. Wissenschaftler um Professor Frank Würthner, Chemiker an der Universität Würzburg haben nun gemeinsam mit Forschern der BASF ein neues vielversprechendes organisches Molekül entwickelt: Octachlorperylendiimid.

„Ein geeigneter Ersatz von acht Wasserstoffatomen war hier die entscheidende Maßnahme. Hierdurch werden die Moleküle elektronenärmer und somit viel stabiler an der Luft", erklärt Martin Könemann von der BASF SE. Bei Tests an der Universität Stanford (USA) erwies sich das neue Molekül als besonders leistungsfähig und luftstabil. Damit eignet es sich gut für die Vakuum prozessierte Herstellung elektronischer Schaltungen. Das neue Transistormaterial funktioniert nach 20 Monaten an der Luft immer noch gut. Das ist bemerkenswert, weil organische Transistoren oft durch Sauerstoff angegriffen und beschädigt werden.


Backsteinartiger Verbund bringt Vorteile


Die verbesserten Eigenschaften sind auch bedingt durch die Anordnung der Moleküle im Festkörper: Wird das Material auf einen Trägerstoff aufgedampft, lagert es sich dort in Schichten ab. Darin ordnen sich die einzelnen Moleküle automatisch zu einem backsteinartigen Verbund an. In diesem Verbund überlappen sich die Moleküle weitgehend. Dabei bilden sie so genannte Wasserstoff-Brücken untereinander aus; weitere erwünschte Wechselwirkungen kommen dazu. All das führt zur erhöhten Beweglichkeit für Elektronen und zur verstärkten Widerstandsfähigkeit gegen Sauerstoff-Attacken.
(Universität Würzburg, 17.03.2010 - NPO)
 
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