"Feintuning" organischer Halbleiter: Wissenschaftler entwickeln photochemisches Verfahren

21.10.2010: Physiker und Chemiker der TU Graz beschäftigen sich bereits seit vielen Jahren mit dem Forschungsgebiet „Organische Elektronik“. Vor zwei Jahren gelang ihnen bereits eine fundamentale Erkenntnis: Der Nachweis, wie sich durch eine chemische Reaktion an einer maßgeschneiderten Zwischenschicht die Leitfähigkeit von organischen Halbleitern entscheidend verändern lässt. Nun gingen sie einen Schritt weiter: Im Rahmen einer Kooperation mit Chemikern der Montanuniversität Leoben und Materialwissenschaftlern von Joanneum Research entwickelten sie ein photochemisches Verfahren, das es erlaubt, durch unterschiedliche Belichtungszeiten Schaltungen zu steuern.

Dünnfilmtransistoren haben die Welt der Elektronik erobert: Man findet sie etwa in Mobiltelefonen oder Digitalkameras. Spezielle Dünnfilmtransistoren, die künftig noch mehr an Bedeutung gewinnen werden, basieren dabei auf organischen Halbleitermaterialien. Ihre Vorteile: Sie lassen sich effizient, kostengünstig und über große Flächen herstellen und können beispielsweise auch auf flexiblen Substraten hergestellt werden. Dem stehen jedoch einige Nachteile im Vergleich zu konventionellen Siliziumtransistoren gegenüber, die die Herstellung komplexer Schaltungen erschweren. „Wir haben bereits vor zwei Jahren herausgefunden, wie man durch ein so genanntes ‚chemisches Dotieren‘ mit Hilfe einer Zwischenschicht die elektronischen Eigenschaften der organischer Transistoren kontrollieren kann“, erläutert der Physiker Egbert Zojer von der TU Graz. Was zum Einsatz in Schaltungen noch fehlte, war ein neues Verfahren, mit dem man die Dotierung der Transistoren gezielt einstellen konnte. Bereits bestehende Methoden lieferten nicht den gewünschten Effekt.

Gemeinsam mit Chemikern der Montanuni Leoben, unter der Federführung von Thomas Griesser, sowie dem Team der Materialwissenschaftlerin Barbara Stadlober von Joanneum Research gelang den Physikern der TU Graz jetzt der Durchbruch: Durch den Einsatz speziell entwickelter Zwischenschichten lässt sich der Dotiergrad des organischen Halbleiters durch Belichtung gezielt einstellen. Möglich machen das so nannte Photosäuren, die sich erst durch die Belichtung bilden und als Folge der Wechselwirkung mit dem organischen Halbleiter dessen Eigenschaften kontrollieren. Diese Methode ist ideal mit fotolithographischen Techniken kompatibel, wie sie standardmäßig in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden.

Originalveröffentlichung: M. Marchl, M. Edler, B. Stadlober, A. Haase, A. Fian, G. Trimmel, T. Griesser, E. Zojer; "Tuning the Threshold Voltage in Organic Thin-Film Transistors by Local Channel Doping Unsing Photoreactive Interfacial Layers"; Online publiziert in Advanced Materials am 8. Oktober 2010