Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Perfekte Metallinseln auf organischen Schichten nachgewiesen

07.08.2006
Organische Chips einfacher herstellen
RUB-Chemiker messen mit dem "Schmetterling"

Wenn der Joghurtbecher seinen Preis gleich an die Kasse funkt, ist wahrscheinlich ein organischer Chip im Spiel. Aufgedruckt auf Konsumartikel könnten organische Einwegchips vieles leichter und komfortabler machen - wenn sie einfacher und kostengünstiger herstellbar wären als jetzt noch. Aber die ultradünnen organischen Halbleiterschichten haben ihre Tücken: Für die herkömmliche Art, elektrische Kontakte aufzubringen, sind sie zu empfindlich.


Vor dem Hintergrund einer mikroskopischen Aufnahme einzelner Pd-Inseln auf einer organischen Dünnstschicht sind Strom-Spannungs-Kurven zu sehen, die nach Kontaktieren der nanoskaligen Metallinseln mit einer scharfen Metallspitze (Schema unten rechts) gemessen wurden. Die Inseln (dunkelblaue Kurve) unterscheiden sich deutlich von einem "normalen" metallischen Substrat.

Den Erfolg einer neuen elektrochemischen Methode testeten jetzt RUB-Chemiker um Prof. Dr. Christof Wöll mit dem hochempfindlichen "Schmetterling", einer Kombination aus Rasterelektronenmikroskop und Rastertunnelmikroskop. Fazit: Die in Ulm entwickelte Methode funktioniert, man kann sich an die Entwicklung eines Prototyps machen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in einem "Hot Paper" der Zeitschrift "Physical Chemistry Chemical Physics" (PCCP).

Empfindliche organische Schichten

Eine der Hauptherausforderungen im Bereich der organischen Elektronik ist die Herstellung guter elektrischer Kontakte zu den empfindlichen und gleichzeitig weichen molekularen organischen Materialien. Bei den in der Halbleiterelektronik momentan dominierenden Materialien, Silizium und Germanium, spielt dieses Problem keine große Rolle: Die Metalle können einfach aufgedampft werden. Die weichen molekularen Materialien zeigen aber eine Reihe unerwünschter Effekte, wenn auf diese Weise eine Elektrode aufgebracht wird. Diese reichen von einer Eindiffusion mit entsprechenden, unerwünschten Dotierungseffekten (Veränderung von Materialeigenschaften) bis hin zu einer chemischen Reaktion der organischen Moleküle mit den Metallatomen und nachfolgender Zersetzung.

Kurzschlüsse machen Bauteile unbrauchbar

Bei dem wichtigsten Bauteil, das zurzeit mithilfe organischer Materialien hergestellt wird, dem organischen Feldeffekttransistor (engl.: Organic Field Effect Transistor, OFET), werden die organischen Materialien zum Teil in nur ganz dünnen Schichten eingesetzt. Hier führt die Eindiffusion der Metallatome sogar zu elektrischen Kurzschlüssen: Das Bauteil wird dann gänzlich unbrauchbar.

Elektrochemische Alternative

Elektrochemische Verfahren sind eine Alternative, um metallische Kontakte auf dünne organische Schichten aufzubringen. Wie gut das funktioniert, lässt sich allerdings nur schwierig untersuchen. Mit einem speziellen, höchstauflösenden Instrument ("Schmetterling") konnten die Forscher der RUB-Chemie nun zeigen, dass eine kürzlich von Kollegen an der Universität Ulm entwickelte elektrochemische Methode hält, was sie verspricht: Die Forscher kontaktierten die Palladiumkontakte auf der dünnen organischen Schicht mit einer atomar scharfen Metallspitze. So konnten sie eine kleine Spannung anlegen und das Verhalten des Kontaktes testen. "Im Bereich kleiner angelegter Spannungen war gar kein elektrischer Strom nachweisbar", erklärt Prof. Wöll, "das heißt, es handelt sich wirklich um isolierte Metallinseln." Die Ulmer Methode erlaubt es, Kontakte aufzubringen, ohne das organische Material zu schädigen und vor allem ohne Kurzschlüsse zu erzeugen.

Überraschender Effekt: Gar kein Strom

Dieses Ergebnis überraschte die Forscher zunächst sogar, da selbst ohne Kurzschluss wegen der geringen Dicke der organischen Schicht ein so genannter Tunnelstrom auftreten sollte. "Die überraschend hohe Isolation bei Spannungen kleiner 0,7 Volt ist auf einen quantenmechanischen Effekt zurückzuführen, der als Coulomb-Blockade bezeichnet wird und normalerweise nur bei sehr tiefen Temperaturen auftritt. In unserem Fall sehen wir diesen Effekt schon bei Zimmertemperatur, weil die Kontakte nanoskalig und die organischen Schichten sehr dünn sind", so Prof. Wöll.

Prototyp ist in Arbeit

Momentan arbeiten die Forscher daran, mittels Methoden der höchstauflösenden Lithographie in Zusammenarbeit mit Kollegen aus der Elektrotechnik die Palladium-Elektroden fest zu verdrahten und damit ein Prototyp-Bauteil, einen organischen Feldeffekttransitor (OFET) herzustellen. In ersten Experimenten hat sich schon gezeigt, dass dazu die Synthese neuer organischer Moleküle zur Herstellung der selbstorganisierenden organischen Schicht (Self Assembled Monolayer, SAM) erforderlich ist, die zurzeit in Zusammenarbeit mit einem Kollegen von der Universität Hamburg bearbeitet wird.

Titelaufnahme

O. Shekhah, C. Busse, A. Bashir, F. Turcu, X. Yin, P. Cyganik, A. Birkner, W. Schuhmann and Ch. Wöll: Electrochemically deposited Pd islands on an organic surface: the presence of Coulomb blockade in STM I(V) curves at room temperature. In: Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP), 2006, 8, 1-4, Doi 10.1039/b606488d

Weitere Informationen

Prof. Dr. Christof Wöll, Lehrstuhl für Physikalische Chemie I, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NC 5/ 74Tel. 0234/32-25529, Fax: 0234/32-14182, E-Mail: woell@pc.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/
http://www.pm.rub.de/pm2006/msg00264.htm
http://www.rsc.org/pccp

Weitere Berichte zu: Bauteil Metallinsel Schicht Schmetterling

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

CES Innovation Award für kombinierte Blick- und Spracheingabe im Auto

23.01.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics