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NIM nanosystems initiative munich
Meldung

Dienstag, 09. Mai 2017

Neu im Sortiment: Halbleiter als Abziehbildchen

Organische Elektronik

Schluss mit fehleranfälligem Aufdampfen, Auftropfen oder Aufdrucken: NIM-Wissenschaftler haben einen organischen Halbleiter entwickelt, den sie wie ein Abziehbild als dünne Schicht vom perfekten Wachstumsuntergrund lösen und auf ihr Wunschsubstrat legen können.

Heutige Computerprozessoren bestehen aus Milliarden Transistoren. Diese elektronischen Bauteile setzen sich in der Regel aus Halbleitermaterial, Isolator, Substrat und Elektrode zusammen. Der Traum vieler Wissenschaftler ist es, dass jedes dieser Elemente als frei transportierbare Schicht existiert. So könnte man durch einfaches Stapeln neue Transistoren designen.

Für das organische Halbleiter-Material Pentacen ist es jetzt soweit: Dr. Bert Nickel (NIM, LMU München) und  Prof. Andrey Turchanin (Universität Jena) konnten zusammen mit ihren Mitarbeitern das Molekül erstmals als stabile Schicht herstellen.


Transport per Pinzette

In der Zeitschrift Advanced Materials präsentieren die Wissenschaftler ihr Erfolgsrezept: Sie überziehen ein Siliziumplättchen dünn mit einem wasserlöslichen Kunststoff und bedampfen es mit Pentacen, bis sich eine etwa 50 Nanometer dicke Schicht gebildet hat. Nun folgt der entscheidende Schritt: Durch Bestrahlung mit niederenergetischen Elektronen vernetzen sich die obersten drei bis vier Molekülebenen der Pentacen-Schicht und bilden eine Art Haut. Diese ist nur rund fünf Nanometer dick. Aber sie stabilisiert die gesamte Pentacen-Schicht so gut, dass man diese in Wasser im Ganzen mit einer Pinzette vom Siliziumplättchen abziehen und auf eine andere Oberfläche transportieren kann.


Kaum Widerstand messbar

Neben ihrer Transportfähigkeit hat die neue Halbleiter-Schicht zahlreiche weitere Vorteile: Zum einen kommt die Methode ohne störende Lösungsmittel aus. Außerdem legt sich die Schicht so gleichmäßig und eng auf den Isolator, dass sie alleine über van-der-Waals-Kräfte haftet und kaum elektrischer Widerstand an den Kontakten messbar ist. Und nicht zuletzt kann Pentacen in seiner neuen Form auf deutlich mehr Substrate aufgebracht werden als bisher.

Besonders interessant ist für die Wissenschaftler zudem, dass die hauchdünne Pentacen-Schicht so stabil ist, dass sie Millimeter große Löcher überspannen kann. Man stelle sich als Vergleich ein 25-Meter-Becken vor – abgedeckt mit Frischhaltefolie.


Möglicher Einsatz

„In solchen quasi freischwebenden Halbleitern steckt ein großes Potential“, erklärt Nickel. „Sie sind von zwei Seiten zugänglich, könnten über einen Elektrolyten verbunden werden und wären so zum Beispiel ein idealer Biosensor. Denn sobald sich Moleküle oder Zellen auf dem Halbleiter-Film absetzen, würde sich der Stromfluss ändern.“ Auch vorstellbar wäre es, durch Stapelung halbleitende Multischichten herzustellen, die in Solarzellen oder Leuchtdioden verwendet werden.

 


Publikation
(Öffnet externen Link in neuem FensterLink):

Transferable Organic Semiconductor Nanosheets for Application in Electronic Devices. S. J. Noever, M. Eder, F. del Giudice, J. Martin, F. X. Werkmeister, S. Hallwig, S. Fischer, O. Seeck, N.-E. Weber, C. Liewald, F. Keilmann, A. Turchanin, B. Nickel, Adv. Mater. 2017, 606283.

 

Kontakt:

PD Dr. Bert Nickel

Lehrstuhl Prof. Dr. Joachim Rädler
Fakultät für Physik der LMU München
Geschwister-Scholl-Platz 1
80539 München


Mail: nickel@lmu.de

Phone: +49 89 2180 1460

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