"Doping" erwünscht: Wissenschafter der TU Graz entwickeln organische Halbleiter weiter

03.09.2008: In jedem digitalen Gerät sind Transistoren, die Stromfluss oder Spannung steuern. Die Bauteile zu verbessern, ist daher eine wichtige Basis, um die Geräte selbst weiter zu entwickeln. Als Zukunftsfeld gilt dabei die organische Elektronik. Einer disziplinenübergreifenden Forschergruppe an der TU Graz ist nun eine Premiere gelungen: Die Wissenschafter erklären, wie sich durch chemisches "Doping" die Leitfähigkeit eines organischen Halbleiters mittels chemischer Reaktion an einer maßgeschneiderten Zwischenschicht verändern lässt.

Verrotten Lebensmittel, bildet sich Ammoniak noch bevor Mängel sichtbar sind. Das farblose, giftige Gas könnte gute Dienste leisten, wenn es darum geht zu erkennen, ob etwa Fleisch in einem Kühlhaus noch in Ordnung ist: Ammoniak verändert die Leitfähigkeit eines Halbleiters, der in einem Sensor eingebaut ist und dieser zeigt an, dass etwas verdorben ist. So sieht zumindest ein mögliches Zukunftsszenario aus, das durch die Erkenntnisse der Grazer Wissenschafter näher rückt. "Wir können mit unserem Modell eine chemische Reaktion nutzen, um elektronische Eigenschaften zu kontrollieren", erläutern der Chemiker Christian Slugovc und der Physiker Egbert Zojer von der TU Graz. Darin liegt das internationale Novum: In ihrer Arbeit ist es den österreichischen Wissenschaftern erstmals gelungen, die Funktionsweise von organischen Transistoren über eine chemisch aktive Zwischenschicht zu kontrollieren. Im Fall der Grazer Forscher reagiert Ammoniak mit einer wenige Nanometer dünnen Schicht des Transistors und schaltet so den Widerstand. Das Prinzip nutzt damit Erkenntnisse aus der Säure-Base-Chemie für einen Effekt, den die Wissenschafter als "Doping" bezeichnen.

Zwar war das Grundprinzip dieses "Dopings" bereits bekannt, künftig kann es durch die Erkenntnisse aus Graz aber auch gezielt genutzt werden. Damit eröffnen sich neue Perspektiven für viele Anwendungsbereiche der organischen Halbleitertechnologie.

Originalveröffentlichung: P. Pacher et al.; “Chemical Control of local Doping in Organic Thin-Film Transistors: From Depletion to Enhancement”; Advanced Materials 2008