Marburger Physiker verbessern Materialeigenschaften. Damit wollen sie Grundlagen f\u00fcr Organische Elektronik schaffen.
\nElektronik auf Kunststoffbasis klingt wie Science Fiction, r\u00fcckt dank der j\u00fcngsten Entdeckung von Marburger Physikern der Alltagstauglichkeit n\u00e4her: Die elektrische Leistungsf\u00e4higkeit von Silberelektroden verbessert sich, wenn man sie zuvor mit extrem d\u00fcnnen Molek\u00fclfilmen beschichtet. Das gilt sowohl f\u00fcr hochgeordnete kristalline als auch f\u00fcr ungeordnete Silberelektroden, wie die Physiker Felix Widdascheck, Daniel Bischof und Prof. Dr. Gregor Witte von der Philipps-Universit\u00e4t im Fachblatt „Advanced Functional Materials“ berichten.
\n„Unsere Ergebnisse erm\u00f6glichen es, Silberkontakte auf flexible Plastiksubstrate aufzudrucken, ohne die Leistungsf\u00e4higkeit durch gro\u00dfe Kontaktwiderst\u00e4nde zu den organischen Halbleitern zu stark einzuschr\u00e4nken“, erkl\u00e4rte Witte, der die Forschungsarbeiten leitete. Organische Elektronik gilt als Technik der Zukunft: Ihre Bauteile lassen sich preisg\u00fcnstig produzieren. Da sie biegsam sind, erlauben sie neuartige Anwendungen, seien es Plastik-Etiketten mit elektronischen Schaltungen, faltbare Displays oder \u00e4hnliches.
\nMetalltinten machen es dabei m\u00f6glich, Leiter und Kontakte auf Kunststofffolien zu drucken, bevor hierauf dann die organischen Halbleiter aufgebracht werden. Um eine leitf\u00e4hige Schicht zu erhalten, muss der gedruckte Metallkontakt noch erhitzt werden, ohne freilich das Plastiksubstrat zu schmelzen.
\nVerwendet man Silber- statt Goldtinte, verringert sich die erforderliche Temperatur. „Silber bringt jedoch den Nachteil einer geringen Austrittsarbeit mit sich, was zu gro\u00dfen Kontaktwiderst\u00e4nden zu den organischen Halbleitern und damit zu hohen Energieverlusten f\u00fchrt“, legte Witte dar. Als Austrittsarbeit bezeichnet man die Energie, die erforderlich ist, um Elektronen aus der Elektrode herauszul\u00f6sen.
\nZur L\u00f6sung des Problems verwendete das Team organische Akzeptor-Molek\u00fcle, um sie als extrem d\u00fcnne Schicht auf die Silberelektroden aufzutragen. Damit verfolgte die Forschungsgruppe das Ziel, die Kontaktwiderst\u00e4nde zu den organischen Halbleitern zu reduzieren.
\nAls Deckschicht oder „Contact Primer“ w\u00e4hlten Witte und sein Team chemische Verbindungen aus der Klasse der fluorierten Cyanoquinodimethane, die sie als Monolage auftrugen – darunter versteht man eine Schicht, die nur aus einer einzigen Lage geordneter Molek\u00fcle besteht. Sie ist „etwa ein millionstel Mal so dick wie ein menschliches Haar“, wie Mitverfasser Daniel Bischof aus Wittes Arbeitsgruppe erl\u00e4uterte.
\n„Die Verwendung der organischen Monoschichten f\u00fchrt dazu, dass sich die Austrittsarbeit der Silberelektroden auf bis zu 5,6 eV erh\u00f6ht“, legte Erstautor Felix Widdascheck dar. Um die Struktur und Herstellungsbedingungen solch d\u00fcnner Schichten genau zu untersuchen, verwendeten die Wissenschaftler zun\u00e4chst kristalline Silberelektroden, da das auch eine hochaufl\u00f6sende mikroskopische Abbildung der Molek\u00fclschichten erlaubt. Dabei erlebten sie eine \u00dcberraschung.
\n„Wir beobachteten, dass es bei der Beschichtung der Silberkontakte mit den molekularen Deckschichten zu einer spontanen Durchmischung mit dem Silbersubstrat kommt, so dass sich eine metall-organische Mischphase bildet, deren Dicke sich \u00fcber mehr als hundert Molek\u00fcllagen erstreckt“, berichtete Widdascheck. „Sie l\u00e4sst sich jedoch kontrolliert verdampfen, so dass nur noch eine etwas st\u00e4rker gebundene Monolage \u00fcbrigbleibt.“
\n„Mit Hilfe unserer detaillierten Herstellungsprotokolle ist es nun m\u00f6glich, auch gedruckte Silberkontakte so zu modifizieren, dass sich gedruckte organische Elektronik durch Kenntnis der erforderlichen Prozesstemperatur ohne aufw\u00e4ndige Kontrolle der Dicke dieser Deckschicht verwirklichen l\u00e4sst“, fasste Witte zusammen. Witte leitet eine Arbeitsgruppe f\u00fcr Molekulare Festk\u00f6rperphysik an der Philipps-Universit\u00e4t und geh\u00f6rt dem Sonderforschungsbereich „Struktur und Dynamik innerer Grenzfl\u00e4chen“ (SFB 1083) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an, der die zugrundeliegende wissenschaftliche Arbeit unterst\u00fctzt hat. Widdascheck und Bischof fertigen Doktorarbeiten in Wittes Arbeitsgruppe an.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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