Home | Kontakt | Impressum | ÜbersichtDeutschEnglish
NIM nanosystems initiative munich
Meldung

Montag, 04. März 2019

Freischwebende Halbleiter

Halbleiter

Freischwebender organischer Halbleiterfilm aus Sicht eines Künstlers (ausgewähltes Frontcover der Advanced Materials Publikation). Bild: C. Hohmann (NIM)

Freischwebender organischer Halbleiterfilm aus Sicht eines Künstlers (ausgewähltes Frontcover der Advanced Materials Publikation). Bild: C. Hohmann (NIM)

Vor der Entwicklung neuer Halbleiter-Elemente muss das Material charakterisiert werden. Im Idealfall erfolgt eine Analyse ohne Trägermaterial, da dieses die Messung verfälschen kann. Den NIM-Forschern Prof. Thomas Weitz und Prof. Achim Hartschuh gelang es nun erstmals, freischwebende, ultradünne organische Halbleiterfilme herzustellen.

In den letzten Jahren wurden einige neue organische Halbleitermaterialien gefunden. Sie versprechen bei sehr guten elektrischen Eigenschaften einfachere und billigere Herstellung, ohne dabei seltene Elemente zu benötigen. Dies erlaubt eine großindustrielle Produktion, beispielsweise durch Drucken der Materialien. Natürliche Eigenschaften wie ihre Flexibilität machen die Materialgruppe vielversprechend für die Anwendung in elektronischen Geräten wie Bildschirmen und Sensoren.

Bis jetzt war eine genaue Charakterisierung der Materialeigenschaften allerdings schwierig. Organische Halbleiter wurden für die Analyse immer auf ein Trägermaterial aufgebracht. Dieser Träger selbst und die entstandenen zusätzlichen Grenzflächen konnten unter anderem die Mobilität der Ladungsträger beeinflussen, was das natürliche Zusammenspiel im Halbleiter verändert.

Die NIM-Wissenschafter Professor Öffnet externen Link in neuem FensterThomas Weitz und Professor Öffnet externen Link in neuem FensterAchim Hartschuh wollten dieses Problem lösen. Sie fanden eine Möglichkeit, freischwebende, ultradünne organische Halbleiterfilme herzustellen. Diese aufregenden Ergebnisse präsentieren sie nun in Öffnet externen Link in neuem FensterAdvanced Materials.

Nur zwei Lagen Halbleitermaterial

In ihren Versuchen waren der Physiker Weitz und der Chemiker Hartschuh in der Lage, organische Halbleiterfilme herzustellen, die nur aus zwei oder drei Lagen des Materials bestehen. Herausragend ist die Tatsache, dass diese Filme auch bei einer Ausdehnung von mehreren hundert Nanometern (Kanallänge 100-450 nn, Breite 0,5-1 µm) ohne ein Trägermaterial auskamen.

Im Gegensatz zu anorganischen Halbleitern wird ihre Kristallstruktur durch van-der-Waals-Kräfte stabilisiert. Solche Wechselwirkungen sind mindestens zwei Größenordnungen schwächer als kovalente Bindungen. „Trotzdem zeigen unsere Messungen, dass die Qualität der Kristallstruktur unser freischwebender Halbleiterfilme ausgezeichnet ist“, betont Thomas Weitz, „das Material weist exzellente Stabilität und elektrische Eigenschaften auf.“

Freischwebend und elektrisch unabhängig

Ziel der Wissenschaftler war es, hochgeordnete und elektronisch aktive Filme herzustellen, die gleichzeitig so dünn wie irgendwie möglich und elektronisch komplett unabhängig von ihrer Umgebung sind. Temperatur-abhängige Messungen des Ladungstransportes konnte diese Entkopplung bestätigen.

Bis jetzt waren solche freischwebenden und nur wenige Nanometer dünnen Halbleiterfilme, stabilisiert einzig durch van-der-Waals-Bindungen, unerforscht. Die Münchner Wissenschaftler sind die ersten, denen Herstellung und Charakterisierung gelang. Ihre freischwebenden Filme sind somit die ersten ihrer Art die eine detaillierte Analyse der Ladungstransortprozesse innerhalb eines Halbleiterfilms ermöglichen. (IA)

 

Publikation:

Freely suspended, van-der-Waals bound organic nm-thin functional films: mechanical and electronic characterization. Schaffroth LS, Lenz J, Geigold V, Kögl M, Hartschuh A, Weitz RT. Advanced Materials, 2019, epub ahead of print, Öffnet externen Link in neuem Fensterdoi/full/10.1002/adma.201808309
Cover Picture: Öffnet externen Link in neuem Fensteronlinelibrary.wiley.com/toc/15214095/2019/31/16=R

Kontakte:

Prof. Dr. Thomas Weitz
Physics of Nanosystems
Fakultät für Physik
Ludwig-Maximilians-Universität München
Amalienstraße 54
D - 80799 München

Tel.: +49 (0) 89 – 2180 3569

E-Mail: Öffnet ein Fenster zum Versenden der E-Mailthomas.weitz(at)lmu.de

Web: Öffnet externen Link in neuem Fensterwww.nanosys.physik.uni-muenchen.de/index.html


Prof. Dr. Achim Hartschuh
Nanooptik
Chemie Department
Ludwig-Maximilians-Universität München
Butenandtstraße 7-13, Haus E
D - 81377 München

Tel.: +49 (0)89 2180 77515

E-Mail: Öffnet ein Fenster zum Versenden der E-Mailachim.hartschuh(at)cup.uni-muenchen.de

Web: Öffnet externen Link in neuem Fensterphyschem.cup.uni-muenchen.de/hartschuh/

PRESSE-KONTAKT

Über NIM:

Dr. Peter Sonntag
Geschäftsführer

Tel.: +49 (89) 2180 6794

Öffnet ein Fenster zum Versenden der E-Mailpeter.sonntag(at)lmu.de 

 

Über Wissenschaft:

Dr. Birgit Ziller
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Tel: +49 (89) 2180 5091

Öffnet ein Fenster zum Versenden der E-Mailbirgit.ziller(at)lmu.de


Dr. Isabella Almstätter
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Tel: +49 (89) 2180 5091

Öffnet ein Fenster zum Versenden der E-Mailisabella.almstaetter
(at)physik.uni-muenchen.de

 

 

drucken nach oben