Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Polymerelektronik an der Schwelle zum praktischen Einsatz

08.06.2001

Seit mehr als 20 Jahren ist bekannt, dass es Polymerkunststoffe gibt, die Halbleitereigenschaften haben. Der Amerikaner Allan J. Heeger, der Neuseeländer Alan G. Mac Diarmid und der Japaner Hideki Shirakawa haben dafür im Jahr 2000 den Nobelpreis erhalten. Weltweit ist ein intensiver Forschungswettbewerb in Gang, um der Polymerelektronik zum praktischen Einsatz zu verhelfen, verspricht sie doch Billigstschaltkreise für vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Denkbar sind z.B. Funk-Etiketten für elektronische Preisschilder für die Erfassung der eingekauften Waren im Supermarkt, als Marker zur Materialidentifizierung von Kleidungsstücken in der Waschmaschine, als elektronische Anhänger zur Verfolgung von Gepäck auf Flughäfen und vieles mehr. Solche Funk-Etiketten werden allgemein als Ident-Tags bezeichnet.




Den Siemens-Forschern in Erlangen ist es gelungen, integrierte Schaltkreise herzustellen, die vollständig aus Polymeren bestehen (Integrated Plastic Circuits - IPC). Dabei haben sie mit 0,2 cm2/Vs den weltweit höchsten Wert für den Schlüsselparameter "Ladungsträger-Beweglichkeit" erreicht. Die bisher realisierten logischen Gatter wie NAND- und NOR-Schaltungen, Flip-Flops und ein Ringoszillator sind die Basisbausteine für komplexere Systeme wie z.B. Ident-Tags.



Grundlage dieser integrierten Schaltungen ist, ähnlich wie der Siliziumtechnik, ein Feldeffekt-Transistor (organischer Feldeffekt-Transistor - OFET). Der erste Feldeffekt-Transistor, bei dem zumindest die halbleitende Schicht aus organischen Material bestand, wurde 1986 vorgestellt. Mittlerweile konzentriert sich die Forschung auf OFETs, die ausschließlich aus organischen Material aufgebaut sind. So bestehen die Siemens-OFETs aus vier dünnen Schichten, die nacheinander auf ein flexibles Substrat aufgebracht werden. Die unterste Schicht ist strukturiert und bildet die Source- und Drain- Elektrode. Darauf werden die halbleitende Polymerschicht und die Isolatorschicht aufgebracht. Die oberste Schicht, die Gate- Elektrode, ist ebenfalls strukturiert und überdeckt den Bereich zwischen Source- und Drain-Elektrode. Durch Anlegen einer negativen Spannung am Gate entsteht zwischen Source und Drain ein leitfähiger Kanal, d. h. durch Änderung der Gate-Spannung lässt sich der Stromfluss zwischen Source und Drain steuern. In der Sprache der Halbleitertechnik handelt es sich bei dem organischen Transistor (OFET) um "p-Kanal normally off" - Transistoren. Alle Schichten, also Substrat, Halbleitermaterial, Isolator und Gate-Elektrode können aus Polymerkunststoffen bestehen. Somit ist diese Elektronik extrem flach und flexibel.

Der große Vorteil der Polymerelektronik ist die billige Herstellung. Die Polymermaterialien können in geeigneten Lösungsmitteln gelöst und dann wie elektronische Tinte durch Druckverfahren strukturiert aufgebracht werden. Man benötigt für die spätere Fertigung weder komplizierte Hochtemperatur-, bzw. Vakuumprozesse noch aufwendige Lithographietechnik. Der gesamte Herstellprozess einer integrierten Schaltung aus Polymerelektronik läuft kontinuierlich in kurzer Zeit ab, ähnlich wie beim Zeitungsdruck. Die Fertigung eines Silizium-ICs besteht aus aufeinanderfolgenden Einzelprozessen und dauert Wochen. Durch diese neuen Herstellungsverfahren werden die Polymerelektronikbauteile wesentlich preisgünstiger sein als die konventionelle Silizium-Elektronik.

Es ist nicht zu erwarten, dass Polymertransistoren in absehbarer Zeit die Leistungsfähigkeit von Siliziumschaltungskreisen erreichen werden. Sie können aber eine Billigstelektronik möglich machen, das heißt integrierte Schaltungen, die nur Pfennige oder sogar nur Bruchteile von Pfennigen kosten, und damit völlig neue Märkte erschließen.

Dr. Hartmut Runge | Presseref. Corporate Technology

Weitere Berichte zu: Feldeffekt-Transistor OFET Polymerelektronik Schaltung Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Diagnose per Computer: Gefährliche Krankheitserreger mithilfe maschinellen Lernens erkennen
23.05.2018 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Frühwarnsystem RAWIS in Katastrophenübung mit THW final getestet
23.05.2018 | Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

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

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

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