Schneller schalten dank Elektronenfließband

Der Elektronen- und damit Ladungstransport innerhalb und zwischen Polymerketten ist ein Weg zu effektiveren Transistoren und damit zu schnellerer Mikroelektronik. Ein Beispiel ist der Einsatz in modernen Displays mit verkürzten Schaltzeiten.

Ein Problem dabei ist der hohe Aufwand, der durch den Einsatz hoher Temperaturen betrieben werden muss, um Polymerfilme zu ordnen und die passenden Elektronentransportwege zu erzeugen.

Ein internationales Forschungsteam unter Doppelführung des Italienischen Instituts für Technologie und der Technischen Universität Chemnitz ist auf dem Weg zu einem effektiveren Verfahren nun einen Schritt weiter gekommen.

Das Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Italien, Frankreich, Australien und Deutschland konnte unter der Leitung von Dr. Mario Caironi und Prof. Dr. Michael Sommer, Professur Polymerchemie der TU Chemnitz, zeigen, wie sich die Polymerketten unter bestimmten Bedingungen anordnen, damit sie effektive Leiter ergeben.

Die Ergebnisse erschienen in der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachjournals Nature Communications. Die Veröffentlichung ist das Resultat eines rund fünfjährigen Forschungsprozesses.

„Wir verfügen nach unserer Untersuchung nun über ein wesentlich runderes Bild über die molekulare Struktur, Ordnungszustände und die resultierenden elektronischen Eigenschaften von Polymertransistoren“, erklärt Prof. Dr. Michael Sommer.

Polymerketten wie gedruckt

Für die Herstellung von Polymerfilmen mit nahezu bandartigem Ladungstransport nutzen die Forscherinnen und Forscher um Sommer und Caironi eine Kombination aus einem asymmetrischen Lackschleuderprozess, der vergleichbar mit dem des Tintenstrahldruckens ist, und einer nachfolgenden thermischen Behandlung.

Um die gewünschte Polymeranordnung zu erreichen, ist dabei eine ganz bestimmte Temperatur notwendig, die in dieser Studie bei ca. 300°C liegt.

„Mit Blick auf eine Anwendung dieser hocheffektiven Leiter werden wir nun daran arbeiten, die Temperaturprotokolle bedeutend herabzusetzen. Unser Ziel ist es, dass wir solche Ordnungsgrade in Zukunft schon bei Zimmertemperatur erzeugen können“, sagt Prof. Sommer von der TU Chemnitz.

Prof. Dr. Michael Sommer, Professur Polymerchemie der TU Chemnitz, Tel. +49 (0)371/531-21230, E-Mail michael.sommer@chemie.tu-chemnitz.de

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11125-9