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 Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie