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 Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits
15.12.2017 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Neues Epidemie-Management-System bekämpft Affenpocken-Ausbruch in Nigeria
15.12.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik