Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hoehenvermessung von Nano-Landschaft

08.07.2008
UNGEWÖHNLICHE GEBIRGSFORMATION AUF NANOSKALA

Bei der Herstellung dünner, organischer Schichten aus elektrisch leitendem Material können sich terrassenartige Erhebungen von wenigen Nanometern Höhe bilden. Dieses Phänomen war bisher nur von anorganischen Materialien bekannt und ist für die zukünftige Herstellung einer neuen Generation halbleitender Bauelemente auf Basis dünner organischer Schichten von entscheidender Bedeutung. Die jetzt in der ersten Juli-Ausgabe von SCIENCE veröffentlichten Daten wurden im Rahmen eines vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Nationalen Forschungsnetzwerks erhoben.

Anorganische Halbleiter sind einfach aufgebaut und ermöglichen leistungsstarke Computer. Organische Halbleiter hingegen sind komplex, erlauben aber die Herstellung neuartiger Elektronikschaltkreise - wie die ersten Prototypen aufrollbarer Bildschirme plastisch vor Augen führen. Doch diese Vorteile organischer Halbleiter können nur dann voll genutzt werden, wenn das Verhalten ihrer funktionell entscheidenden dünnen, organischen Molekülschicht besser verstanden wird. Genau zu diesem Verständnis trägt das Nationale Forschungsnetzwerk (NFN) "Interface controlled and functionalised organic thin films" des österreichischen Wissenschaftsfonds FWF bei.

MIKROSKOPISCHE HÖHENVERMESSUNG

... mehr zu:
»Diffusionsbarriere »Molekül

Mit einer aktuellen Publikation in SCIENCE konnte nun ein Team des NFN zeigen, dass sich organische Moleküle auf einem Trägermaterial in bisher unbekannter Form ausbreiten um dünne, elektrisch leitende Filme zu bilden. Dazu Prof. Christian Teichert vom Institut für Physik der Montanuniversität Leoben: "An den von Festkörperphysikern der TU Graz hergestellten Schichten der organischen Substanz Parahexaphenyl wurden ein durchaus überraschendes Diffusionsverhalten an Stufenkanten, welche sich beim Schichtwachstum bilden, beobachtet. Tatsächlich treffen die Moleküle hier auf eine Diffusionsbarriere, was zu einer Art Stapelung der weiteren Moleküle führt. Eine solche Diffusionsbarriere ist zwar in anorganischen, atomar aufgebauten Schichten bekannt - sie wird nach ihren Entdeckern Ehrlich-Schwoebel-Barriere genannt - für organisches Material wurde sie aber noch nie beobachtet."

Zum besseren Verständnis dieses bisher unbekannten Verhaltens der organischen Moleküle nutzte das Team in Leoben die Rasterkraftmikroskopie. Diese erlaubte die genaue Vermessung der Nano-Berge an den Stufenkanten. Die Auswertung der so gewonnenen Daten führte zu einer weiteren Überraschung. Die Form der Nano-Erhebungen erinnert stark an terrassierte Berge, wie sie aus dem Bergbau bekannt sind. Dabei fiel dem Team auf, dass die Terrassenhöhe von 2,6 nm ziemlich genau der Länge eines Moleküls von Parahexaphenyl entspricht. Die Schlussfolgerung daraus: Die Moleküle ordnen sich an der Diffusionsbarriere hochkant an.

Jedoch zeigte sich auch, dass die unteren Terrassen eine etwas geringere Höhe aufweisen als die jeweils darüber liegenden. Eine Erklärung für dieses Phänomen liefert der Projektmitarbeiter Dr. Gregor Hlawacek: "Die Daten aus der Vermessung erlaubten uns für diesen Fall die Ehrlich-Schwoebel-Barriere zu berechnen. Weiter ergab sich, dass die Moleküle der unteren Terrassen geneigt abgelagert werden. Damit verringert sich hier die Terrassenhöhe in Relation zum Neigungswinkel."

ENERGIESPARMASSNAHME AUF NANOEBENE

Mit den Messwerten wurden Computersimulationen am Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials durchgeführt. Diese konnten nicht nur die experimentellen Werte für die Diffusionsbarrieren bestätigen, sondern sie offenbarten, dass sich die Parahexaphenyl-Moleküle beim Diffundieren verbiegen. Das war überraschend, da das Verbiegen ein Aufweiten der Bindungen innerhalb des Moleküls erfordert, was auf Grund der dafür benötigten Energie eigentlich vermieden wird. Allerdings kann das diffundierende Molekül so besser als ein starres Molekül Bindungen zu Nachbarmolekülen aufrechterhalten, so dass das Verbiegen insgesamt der energiesparendere Mechanismus ist.

Für das Team aus Leoben und Graz sind diese Erkenntnisse äußerst spannend. Denn zur Herstellung organischer Dünnschichttransistoren sind geschlossene Schichten solcher aufrecht stehender Moleküle notwendig. Das bessere Verständnis über die grundlegenden Kräfte, die eben das bewirken, wird deren zukünftige Manipulation und somit kontrollierte Nutzung erlauben. Damit leistet dieses NFN einen unmittelbaren Beitrag zur zukünftigen Herstellung einer neuen Generation halbleitender Bauelemente.

Originalpublikation: Characterization of Step-Edge Barriers in Organic Thin-Film Growth, G. Hlawacek, P. Puschnig, A. Winkler, C. Ambrosch-Draxl & C. Teichert. Science (2008), 108-111.

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Christian Teichert
Montanuniversität Leoben
Institut für Physik
T + 43 / 3842 / 402 - 4663
E teichert@unileoben.ac.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at
Redaktion & Aussendung:
PR&D - Public Relations für Forschung & Bildung
Campus Vienna Biocenter 2
1030 Wien
T +43 / 1 / 505 70 44
E contact@prd.at

Sonja Szeleczky | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at

Weitere Berichte zu: Diffusionsbarriere Molekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie