Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Starker Halt - Unerwartete Wechselwirkung zwischen organischen Halbleitern

07.03.2012
Jülicher Physiker haben eine unerwartet starke Bindung zwischen organischen Schichten entdeckt. Solche Strukturen geben Wissenschaftlern weltweit noch viele Rätsel auf. Sie sind die Grundlage für neuartige elektronische Bauelemente aus organischen Halbleitern, die mittlerweile in immer mehr Smartphones und Fernsehgeräten verwendet werden. Die Ergebnisse werden in der renommierten Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Organische Halbleiter lassen sich günstig herstellen, flexibel formen und sind äußeren Einflüssen gegenüber relativ unempfindlich. Im Prinzip könnten sie künftig sogar einfach auf Plastikfolien aufgedruckt werden. Als organische Leuchtdioden (OLEDs) werden sie bereits vielfach eingesetzt, vor allem in Smartphones, weil sie nur wenig Strom verbrauchen.


Rastertunnelmikroskop-Aufnahme bei -260 °C: eine dünne Schicht Kupfer-Phthalocyanin hat sich im oberen rechten Bildteil auf einem Gitter aus PTCDA angelagert. Die übereinstimmende Anordnung der verschiedenartigen Moleküle weist auf die starke Bindung zwischen den beiden Schichten hin.
Forschungszentrum Jülich

Trotzdem sind die elektronischen Eigenschaften dieser komplexen Materialien bisher noch größtenteils unbekannt. Von besonderem Interesse für die Forschung sind die Grenzflächen. Denn für die Leistung der Bauteile ist entscheidend, wie gut sich Kontakte mit anderen organischen und metallischen Leitern herstellen lassen. Je stärker die Verbindung, desto besser können Elektronen von einem Material auf das andere übergehen – und desto mehr Strom oder Licht liefern Solarzellen oder Leuchtdioden.

Solche starken Bindungen bilden organische Moleküle allerdings in der Regel nicht aus. „Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass organische Materialien untereinander nur über schwache Van-der-Waals-Kräfte wechselwirken. Nur in Kontakt mit manchen Metallen, zeigen sie auch eine stärkere Anbindung, genannt Chemisorption“, berichtet Dr. Christian Kumpf vom Forschungszentrum Jülich. „Wir konnten jetzt erstmals eine solche Chemisorption zwischen zwei organischen Schichten nachweisen, die wir auf einen Silberkristall aufgedampft hatten.“ Solche sandwichartigen Strukturen befinden sich auch in OLEDs, die meist aus mehreren organischen Schichten zwischen zwei metallischen Leitern bestehen.

Für die Analyse verwendeten Kumpf und seine Kollegen PTCDA, ein organisches Halbleitermaterial sowie Kupfer-Phthalocyanin, das häufig als Farbstoff verwendet wird. Danach untersuchten sie die nur je eine Moleküllage dicken Schichten mit verschiedenen hochspezialisierten Messverfahren. Mit Ultravioletter Photoelektronen Spektroskopie (UPS) zeigten die Forscher, dass es zu einem elektronischen Ladungstransfer zwischen den organischen Halbleitern kommt. Mit Rastertunnelmikroskopie (STM) und Niederenergetischer Elektronenbeugung (LEED) stellten sie außerdem fest, dass sich in Folge der starken Bindung die Anordnung der Moleküle von einer Lage auf die nächste überträgt, also praktisch „durchpaust“.

Dass einige Metalle solche starken Wechselwirkungen mit einem organischen Halbleiter aufbauen können, ist schon länger bekannt. Kumpf selbst trug bereits mit seinen früheren Arbeiten zur Forschung auf diesem Gebiet bei, auch vor seinem Wechsel im Jahr 2008 nach Jülich zu Prof. Stefan Tautz.

„Dass der Ladungstransfer zwischen diesen organischen Materialien stattfindet, ist neu, das kam ziemlich unerwartet. Diese Erkenntnis wird später sicher noch in die Entwicklung neuer organischer Halbleiterbauteile einfließen“, schätzt der Direktor des Jülicher Peter Grünberg Instituts (PGI). Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg. Zu unterschiedlich sind die Herstellungsprozesse in der Industrie und die Anforderungen im Labor, bei denen es eher auf Wiederholbarkeit und Genauigkeit ankommt.

Originalveröffentlichung:
Benjamin Stadtmüller, Tomoki Sueyoshi, Georgy Kichin, Ingo Kröger, Sergey Soubatch, Ruslan Temirov, F. Stefan Tautz, and Christian Kumpf: Commensurate registry and chemisorption at a hetero-organic interface, Phys. Rev. Lett.
108, 106103 (2012)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.106103
URL: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.108.106103
Ansprechpartner:
Priv.-Doz. Dr. Christian Kumpf
Tel. 02461 61-1452
Email c.kumpf@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
Email t.schloesser@fz-juelich.de

Annette Stettien | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/pgi/pgi-3/EN/UeberUns/Organisation/Gruppe1/gruppe1_node.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

nachricht Seltene Erden: Wasserabweisend erst durch Altern
22.03.2017 | Universität Basel

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: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen