Organische Transistoren mit Selbstbau-Eigenschaften

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Forscher haben einen schnellen und einfachen neuen Weg entwickelt, leistungsfähige elektronische Komponenten aus einem organischen Halbleitermaterial zu schaffen. Die Entwicklung, die von Forschern des "National Institute of Standards and Technology" (NIST) im amerikanischen Gaithersburg angeführt wurde, könnte dabei helfen, besonders große und flexible Schaltungen zu produzieren.

NIST-Wissenschaftler David Gundlach und sein Team brachten organische Halbleitermoleküle dabei dazu, sich selbst um chemisch vorbehandelte Elektroden zu gruppieren – so ergaben sich beispielsweise Feldeffekttransistoren, die dazu verwendet werden können, bei Bildschirmen einzelne Bildpunkte an- und auszuschalten. Die Herstellungsmethode ergibt eine Ansammlung von Transistoren mit guten elektrischen Eigenschaften, die voneinander dennoch deutlich abgeschirmt sind. Im aktuellen Experiment setzten die Forscher noch auf ein hartes Silizium-Substrat. Doch die Technik sei auch auf flexible Schaltungen übertragbar, meint Gundlach.

Aktuelle Flachbildschirme wie LC-Displays sind vor allem deshalb starr, weil sie – meist amorphes – Silizium für die Herstellung der Transistoren nutzen, die die Bildpunkte kontrollieren. Das Silizium wird in der Regel bei so hohen Temperaturen verarbeitet, dass man starre Glasplatten als Träger für die Displays verwenden muss – flexible Kunststoffe würden sich bei diesen Temperaturen verziehen oder gar schmelzen.

Organische elektronische Schaltkreise lassen sich dagegen bei weitaus tieferen Temperaturen verarbeiten – sie könnten aufrollbare LC-Displays ermöglichen. Die ersten halbwegs aufrollbaren Displays, die noch in diesem Jahr auf den Markt kommen sollen, setzen auf so genannte elektrophoretische Displays – beispielsweise von E Ink – die zur Zeit weder Videos noch Farben darstellen können. Mit flexiblen LC-Displays wären dagegen auch große Bildschirme möglich, die man aus einem Handy entnehmen kann. Eine wirklich praktikable Methode, großflächige, leistungsfähige organische elektronische Schaltkreise zu wirtschaftlichen Konditionen zu bauen, wurden allerdings bis heute noch nicht gefunden.

Gundlachs neue Technik könnte schneller und deshalb billiger sein als bisherige Verfahren zur Herstellung flexibler Schaltungen. Eine davon ist die bekannte Lithographie, wie man sie zur Produktion konventioneller Siliziumchips nutzt – dabei wird eine ganze Schaltungsfläche mit einem organischen Halbleiter überzogen und dann all das weggeätzt, was nicht benötigt wird. Eine effizientere Methode ist dagegen der Tintenstrahldruck, bei dem Düsen flüssige Tröpfchen aus Kunststoffhalbleitern in einem gewünschten Muster aufbringen. Zwei Firmen, die bereits Pläne zur kommerziellen Herstellung von Kunststoffelektronik angekündigt haben, setzen auf eine der beiden Techniken.