Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gemeinschaftsarbeit im Bereich Verbundwerkstoffe führt zu schnellerer Kunststoffelektronik

02.05.2012
Die Geschwindigkeit, mit der Ihr Smartphone auf ein Streichen über das Display reagiert hängt davon ab, wie schnell die elektrischen Ladungen durch die einzelnen Displaykomponenten transportiert werden.

Wissenschaftler am Imperial College London (ICL) haben zusammen mit Kollegen an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) daran gearbeitet, Organische Dünnschichttransistoren (OTFTs) zu entwickeln, die dank einer ausgereiften Lösungsverarbeitung durch die Verbindung von zwei organischen Halbleitern in der Lage sind, eine konstante Trägerbeweglichkeit in Rekordgeschwindigkeit zu bieten. Die OTFTs und ihre Verarbeitungsmethoden bieten ungeahnte Möglichkeiten für zukünftige elektronische Anwendungen.

Die KAUST-Gruppe unter Leitung von Professor Aram Amassian arbeitet zusammen mit Dr. Thomas Anthopoulos, Department of Physics, ICL, und den Kollegen Professor Iain McCulloch und Dr. Martin Heeney, Department of Chemistry, an der Entwicklung und Charakterisierung eines Verbundwerkstoffs, der den Ladungstransport verbessern und die Herstellung von schnelleren organischen Transistoren ermöglichen soll. Sie haben ihre Halbleiterverbindung in einem gemeinsam verfassten Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift "Advanced Materials" veröffentlicht wurde:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200088/abstract

Angesichts der Herausforderungen, die kostenaufwändige Vakuumbedampfungsverfahren mit sich bringen, erreichen Chemiker, die sich mit der organischen Synthese beschäftigen, bei der Synthetisierung von konjugierten löslichen Kleinmolekülen zunehmend Erfolge. "Auch wenn sie dazu neigen, grosse Kristalle zu bilden, bleibt die Reproduzierbarkeit hoher Qualität bei durchgehenden und gleichmässigen Filmen immer noch ein Problem dar", meinte Dr.

Anthopoulos, Forschungsleiter am Imperial College. Im Gegensatz dazu verhalten sich Polymerhalbleiter häufig recht löslich und bilden hochwertige durchgehende Filme. Bis vor Kurzem konnten mit ihnen jedoch keine Ladungsträgerbeweglichkeiten von mehr als 1 cm2/Vs erreicht werden.

Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojekts haben Chemiker am Imperial College mit Festkörperphysikern des Centre for Plastic Electronics des Imperial Colleges (http://www3.imperial.ac.uk/plasticelectronics)

und Materialwissenschaftler an der KAUST zusammengearbeitet und waren so in der Lage, die vorteilhaften Eigenschaften von Polymeren auf der einen Seite und jene von Kleinmolekülen auf der anderen in einem einzigen Verbundwerkstoff zu kombinieren. Durch diese Kombination konnten nicht nur die Leistungsfähigkeit im Vergleich zu der jeweiligen Leistungsfähigkeit der einzelnen Stoffe gesteigert, sondern auch die Festkörper-zu-Festkörper-Reproduzierbarkeit und Stabilität verbessert werden.

Die verbesserte Leistungsfähigkeit wird teilweise zurückgeführt auf die polykristalline Textur der Kleinmolekül-Komponente der Verbindung und auf die Planheit und Gleichmässigkeit, die auf der Oberfläche des polykristallinen Films erzielt wird. Letzteres ist von entscheidender Bedeutung für Top-Gate-Geräte mit Bottom-Contact-Konfiguration, wobei die Oberfläche der Halbleiter-Verbindung das Halbleiter-Dielektrikum-Interface bildet, wenn das Polymer-Dielektrikum lösungsbeschichtet wird.

Die Gleichmässigkeit und die Kontinuität der Oberfläche und das Fehlen von sichtbaren Körnungsrändern sind unüblich für sonst hoch polykristalline Kleinmoleküle in reiner Form, was die Annahme nahelegt, dass Polymerbinder eine Glättung bewirken und dass sie sogar die Halbleiterkristalle mit einer dünnen Schicht im Nanobereich überziehen. "Die Leistungsfähigkeit der Polymer-Molekül-Verbindung übertrifft 5 cm2/Vs. Das ist ein Wert, der ziemlich nahe an der oben genannten Beweglichkeit eines einzigen Moleküls liegt", führte der KAUST-Co-Autor Prof. Amassian aus.

Die Materialwissenschaftler an der KAUST haben sich nun mit der Phasentrennung, der Kristallinität und der Morphologie der organischen Halbleiterverbindung, unter Anwendung einer Kombination aus Synchrotron-basierter Röntgenstreuung im D1-Strahlrohr der Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS), Energiegefilterte Transmissionselektronenmikroskopie (EF-TEM), und Rasterkraftmikroskopie in topographischen und Phasenmodi beschäftigt.

"Diese Arbeit ist ganz besonders spannend, denn sie zeigt, dass man durch die Anwendung sich ergänzender Charakterisisierungstechniken auf diese komplexen organischen Verbindungen jede Menge darüber lernen kann, wie sie funktionieren.

Es ist geradezu ein Lehrbuchbeispiel einer Studie der Beziehungen struktureller Eigenschaften und verdeutlicht die Nützlichkeit solcher Gemeinschaftsprojekte", sagte Alberto Salleo, Professor an der Stanford University, Experte für fortgeschrittene strukturierte Charakterisierung von Polymerhalbleitern. "Eine Beweglichkeit von 5 cm2/Vs ist schon ein spektakulärer Wert. Die beschriebenen Methoden zeigen Forschern den Weg hin zu noch höheren Beweglichkeiten."

"Dieser simple Verbindungsansatz könnte im Prinzip zur Entwicklung von organischen Transistoren mit Leistungseigenschaften führen, die den gegenwärtigen Stand der Technik bei weitem übertreffen", fügte Dr. Anthopoulos hinzu.

Weitere Informationen:
Christopher Sands, Head of University Communications
christopher.sands@kaust.edu.sa
+966-54-470-1201
(Dr. Aram Amassian steht für Interviews zur Verfügung)

Christopher Sands | presseportal
Weitere Informationen:
http://www.kaust.edu.sa

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ventile für winzige Teilchen
23.05.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Advanced Materials: Glas wie Kunststoff bearbeiten
18.05.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | 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

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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