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Donnerstag, 19.10.2017
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„Miniatur-Erzberg“ für biegsame Bildschirme der Zukunft

Optimierung ultradünner Schichten aus organischen Molekülen gelungen

Der Bildschirm der Zukunft könnte einem Blatt Papier ähneln: Er wird sich wie eine Zeitung falten oder zusammenrollen lassen. Außerdem bietet er hervorragende Bildqualität bei niedrigem Energieverbrauch. Ein entscheidender Schritt zur Weiterentwicklung dazu notwendiger ultradünner Schichten aus organischen Molekülen ist jetzt österreichischen Wissenschaftern gelungen , wie sie im Wissenschaftsmagazin „Science“ berichten.
Computer

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Nicht nur die Computer selbst, auch die Peripheriegeräte werden immer kleiner, leistungsfähiger und flexibler. Bildschirme sind längst keine klobigen Kästen mehr, sondern immer flachere Displays. Doch die Bidschirme der Zukunft werden nicht nur extrem dünn, sondern auch biegsam sein. Bis diese faszinierende Vision wirklichkeit wird, sind allerdings für die Forscher noch einige Hürden zu nehmen. Eine davon haben nun Wissenschaftler der Montanuniversität Leoben und TU Graz genommen. Sie erhielten Einblick in die Strukturen ultradünner Schichten und entwickelten eine Möglichkeit, diese gezielt zu verbessern.

"Unsere ultradünnen Schichten setzen sich aus Hexaphenyl, das sind stäbchenförmige organische Moleküle, zusammen", erklärt Adolf Winkler vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz. Üblicherweise bilden diese Moleküle nadelförmige Strukturen, die für Halbleiterbauelemente wie Transistoren ungünstig sind. Gemeinsam mit seinem Dissertanten Paul Frank ist es Winkler gelungen, die Trägersubstanz - Glimmerplättchen, die im Volksmund als Katzensilber bekannt sind - durch Beschuss mit Ionen gezielt zu verändern. "Durch diese Behandlung stehen die Moleküle aufrecht und bieten so weit bessere Eigenschaften für elektronische Bauelemente", erläutert Winkler und nennt organische Leuchtdioden oder Dünnschichttransistoren als Beispiele für potenzielle Anwendungen.

"Miniatur-Erzberg" vermessen


Federführend untersuchten Wissenschafter der Montanuniversität Leoben die Oberflächenmorphologie dieser Schichten: Unter dem Rasterkraftmikroskop, welches die Oberfläche mit einer sehr feinen Spitze abtastet, sehen sie aus wie der steirische Erzberg. Allerdings sind die stufenförmigen Hügel der steirischen Forscher nur wenige Nanometer hoch.Gregor Hlawacek konnte in seiner von Christian Teichert betreuten Dktorarbeit am Institut für Physik der Montanuniversität die Form dieser "Miniatur-Erzberge" genau vermessen, und daraus - erstmals für organische Schichten - eine spezielle Diffusionsbarriere über Stufenkanten ermitteln.


"Diese Barriere führt dazu, dass die Moleküle nicht leicht über Stufenkanten wandern können und sich deshalb die terrassierten Hügel bilden", erläutert Teichert. Die Bestätigung für die experimentellen Erkenntnisse gelang einer zweiten Leobener Forschergruppe mittels modernster Methoden der Computersimulation. Darüber hinaus konnten Claudia Ambrosch-Draxl und Peter Puschnig vom Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials zeigen, dass sich die Moleküle bei der Diffusion über die Stufenkanten verbiegen - ein Phänomen, das bei den bisher in der Literatur untersuchten anorganischen, atomar aufgebauten, Schichten nicht auftritt.
(Technische Universität Graz, 07.07.2008 - NPO)
 
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