Grazer Forscher optimieren organische Halbleiter

Ein jedes Digitalgerät benötigt heute Millionen Transistoren, um Stromfluss oder Spannung zu steuern. Diese Bauteile zu verbessern, ist daher eine wichtige Basis, um die Geräte selbst weiter zu entwickeln. Forscher konnten nun erklären, wie sich die Leitfähigkeit eines organischen Halbleiters mittels chemischer Reaktion an einer maßgeschneiderten Zwischenschicht verändern lässt.
Grazer Forscher optimieren organische Halbleiter

Messstand zur Charakterisierung organischer Transistoren unter Gasatmosphäre. © TU Graz (2)

Verrotten Lebensmittel, bildet sich Ammoniak, noch ehe Mängel sichtbar sind. Das farblose und giftige Gas könnte aber beim Erkennen, ob etwa Fleisch in einem Kühlhaus noch in Ordnung ist, gute Dienste leisten: Denn 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 Wissenschaftler 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.

Schema der Vielschichtstruktur eines organischen Transistors mit reaktiver Zwischenschicht sowie Darstellung der an der Grenzschicht ablaufenden chemischen Reaktion mit Ammoniak.

Den Forschern ist es erstmals gelungen, die Funktionsweise organischer Transistoren über eine chemisch aktive Zwischenschicht zu kontrollieren. Ammoniak reagiert dabei mit einer wenige Nanometer dünnen Schicht des Transistors und schaltet so den Widerstand.

Chemisches Doping. Das für die organische Halbleitertechnologie revolutionäre Prinzip nutzt damit Erkenntnisse aus der Säure-Base-Chemie für einen Effekt, den die Wissenschafter als "Doping" bezeichnen. Zwar war das Grundprinzip des 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. Insgesamt waren an der Forschungsarbeit 9 Arbeitsgruppen an 4 Instituten der TU Graz beteiligt, finanziert wurde sie vom FWF und der Österreichischen Nanoinitiative.

Chemical Control of local Doping in Organic Thin-Film Transistors: From Depletion to Enhancement. P. Pacher, A. Lex, V. Proschek, H. Etschmaier, E. Tschernychova, M. Sezen, U. Scherf, W. Grogger, G. Trimmel, C. Slugovc, E. Zojer. Advanced Materials, 18. August 2008