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Kostengünstige elektronische Bauelemente

29.08.2017

Um die Entwicklung komplexer elektronischer Schaltkreise, die mit herkömmlichen Druckverfahren produziert werden, geht es in einem Projekt an der Technischen Hochschule Mittelhessen in Gießen. Dessen Leiter Prof. Dr. Alexander Klös vom Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonik kooperiert dabei mit dem Max-Plank-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart und der Firma Admos Advanced Modeling Solutions in Frickenhausen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt mit 485.000 Euro.

Großen Bedarf an preiswerter Elektronik gibt es im Zuge des Wandels der Industrieproduktion, der in Deutschland mit dem Schlagwort„Industrie 4.0“ verbunden ist. Dabei geht es um den vernetzten Einsatz von Informationstechnik, der eine Individualisierung der Industrieproduktion möglich machen soll und Kunden und Geschäftspartner in Wertschöpfungsprozesse integriert.


Teststrukturen von organischen Schaltungen ...


.... analysiert Jakob Prüfer unter dem Mikroskop.

Fotos (TH Mittelhessen/Armin Eikenberg)

Die Einsatzmöglichkeiten reichen von der Herstellung über die Logistik bis zur digitalen Kommunikation zwischen Endverbraucher und Dienstleister, etwa in Form eines Displays auf dem Produkt, das über Funkverbindung mit dem Produzenten bietet. So ist zum Beispiel denkbar, dass Hersteller auf diesem Weg ein Produkt zurückrufen, wenn sie eine Gefahr für den Verbraucher entdecken.

Hierfür kommen elektronische Bauelemente aus organischen halbleitenden Materialien in Frage, die mit herkömmlichen Verfahren gedruckt werden können. Die Technologie ist weit weniger leistungsfähig als die klassische Siliziumtechnologie, aber deutlich kostengünstiger. Als Materialien eignet sich eine Vielzahl von Kunststoffen, die für diesen speziellen Zweck synthetisiert werden.

„Komplexe mikroelektronische Systeme erfordern im Entwurfsprozess umfangreiche Simulationen. Hierbei kommen sogenannte Kompaktmodelle zum Einsatz, die das elektrische Verhalten einzelner Bauelemente beschreiben und in Netzwerksimulatoren eine Analyse auch komplexer Schaltungen in vertretbarer Rechenzeit ermöglichen“, so Klös.

Die Arbeitsgruppe will solche Modelle für eine spezielle Art von Bauteilen, sogenannte organische Feldeffekttransistoren, entwickeln und in Software für das Schaltungsdesign integrieren. Sie werden für das Design von Schaltungen verwendet und durch Messungen an Teststrukturen überprüft, die das Max-Plank-Institut herstellt.

Die Modelle zur Schaltungssimulation werden anschließend nach dem Open-Source-Konzept verteilt und stehen damit Softwarehäusern für den Schaltungsentwurf zur Verfügung.

Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von vier Jahren und wird im Rahmen des Programms „IngenieurNachwuchs“ gefördert. Ziel dieser Förderlinie des BMBF ist es, junge Forschergruppen an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften zu etablieren. Im Rahmen des Projekts wird der Wissenschaftliche Mitarbeiter Jakob Prüfer an der Universität Rovira i Virgili im spanischen Tarragona promovieren.

Erhard Jakobs | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.th-mittelhessen.de/site/

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