Jeddah, Saudi-arabien (ots/PRNewswire) – Die Geschwindigkeit, mit der Ihr Smartphone auf ein Streichen ber das Display reagiert hngt davon ab, wie schnell die elektrischen Ladungen durch die einzelnen Displaykomponenten transportiert werden. Wissenschaftler am Imperial College London (ICL) haben zusammen mit Kollegen an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) daran gearbeitet, Organische Dnnschichttransistoren (OTFTs) zu entwickeln, die dank einer ausgereiften Lsungsverarbeitung durch die Verbindung von zwei organischen Halbleitern in der Lage sind, eine konstante Trgerbeweglichkeit in Rekordgeschwindigkeit zu bieten. Die OTFTs und ihre Verarbeitungsmethoden bieten ungeahnte Mglichkeiten fr zuknftige elektronische Anwendungen.
Die KAUST-Gruppe unter Leitung von Professor Aram Amassian arbeitet zusammen mit Dr. Thomas Anthopoulos, Department of Physics, ICL, und den Kollegen Professor Iain McCulloch und Dr. Martin Heeney, Department of Chemistry, an der Entwicklung und Charakterisierung eines Verbundwerkstoffs, der den Ladungstransport verbessern und die Herstellung von schnelleren organischen Transistoren ermglichen soll. Sie haben ihre Halbleiterverbindung in einem gemeinsam verfassten Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift “Advanced Materials” verffentlicht wurde: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200088/abstract
Angesichts der Herausforderungen, die kostenaufwndige Vakuumbedampfungsverfahren mit sich bringen, erreichen Chemiker, die sich mit der organischen Synthese beschftigen, bei der Synthetisierung von konjugierten lslichen Kleinmoleklen zunehmend Erfolge. “Auch wenn sie dazu neigen, grosse Kristalle zu bilden, bleibt die Reproduzierbarkeit hoher Qualitt bei durchgehenden und gleichmssigen Filmen immer noch ein Problem dar”, meinte Dr. Anthopoulos, Forschungsleiter am Imperial College. Im Gegensatz dazu verhalten sich Polymerhalbleiter hufig recht lslich und bilden hochwertige durchgehende Filme. Bis vor Kurzem konnten mit ihnen jedoch keine Ladungstrgerbeweglichkeiten von mehr als 1 cm2/Vs erreicht werden.
Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojekts haben Chemiker am Imperial College mit Festkrperphysikern des Centre for Plastic Electronics des Imperial Colleges (http://www3.imperial.ac.uk/plasticelectronics) und Materialwissenschaftler an der KAUST zusammengearbeitet und waren so in der Lage, die vorteilhaften Eigenschaften von Polymeren auf der einen Seite und jene von Kleinmoleklen auf der anderen in einem einzigen Verbundwerkstoff zu kombinieren. Durch diese Kombination konnten nicht nur die Leistungsfhigkeit im Vergleich zu der jeweiligen Leistungsfhigkeit der einzelnen Stoffe gesteigert, sondern auch die Festkrper-zu-Festkrper-Reproduzierbarkeit und Stabilitt verbessert werden.
Die verbesserte Leistungsfhigkeit wird teilweise zurckgefhrt auf die polykristalline Textur der Kleinmolekl-Komponente der Verbindung und auf die Planheit und Gleichmssigkeit, die auf der Oberflche des polykristallinen Films erzielt wird. Letzteres ist von entscheidender Bedeutung fr Top-Gate-Gerte mit Bottom-Contact-Konfiguration, wobei die Oberflche der Halbleiter-Verbindung das Halbleiter-Dielektrikum-Interface bildet, wenn das Polymer-Dielektrikum lsungsbeschichtet wird.
Die Gleichmssigkeit und die Kontinuitt der Oberflche und das Fehlen von sichtbaren Krnungsrndern sind unblich fr sonst hoch polykristalline Kleinmolekle in reiner Form, was die Annahme nahelegt, dass Polymerbinder eine Glttung bewirken und dass sie sogar die Halbleiterkristalle mit einer dnnen Schicht im Nanobereich berziehen. “Die Leistungsfhigkeit der Polymer-Molekl-Verbindung bertrifft 5 cm2/Vs. Das ist ein Wert, der ziemlich nahe an der oben genannten Beweglichkeit eines einzigen Molekls liegt”, fhrte der KAUST-Co-Autor Prof. Amassian aus.
Die Materialwissenschaftler an der KAUST haben sich nun mit der Phasentrennung, der Kristallinitt und der Morphologie der organischen Halbleiterverbindung, unter Anwendung einer Kombination aus Synchrotron-basierter Rntgenstreuung im D1-Strahlrohr der Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS), Energiegefilterte Transmissionselektronenmikroskopie (EF-TEM), und Rasterkraftmikroskopie in topographischen und Phasenmodi beschftigt.
“Diese Arbeit ist ganz besonders spannend, denn sie zeigt, dass man durch die Anwendung sich ergnzender Charakterisisierungstechniken auf diese komplexen organischen Verbindungen jede Menge darber lernen kann, wie sie funktionieren. Es ist geradezu ein Lehrbuchbeispiel einer Studie der Beziehungen struktureller Eigenschaften und verdeutlicht die Ntzlichkeit solcher Gemeinschaftsprojekte”, sagte Alberto Salleo, Professor an der Stanford University, Experte fr fortgeschrittene strukturierte Charakterisierung von Polymerhalbleitern. “Eine Beweglichkeit von 5 cm2/Vs ist schon ein spektakulrer Wert. Die beschriebenen Methoden zeigen Forschern den Weg hin zu noch hheren Beweglichkeiten.”
“Dieser simple Verbindungsansatz knnte im Prinzip zur Entwicklung von organischen Transistoren mit Leistungseigenschaften fhren, die den gegenwrtigen Stand der Technik bei weitem bertreffen”, fgte Dr. Anthopoulos hinzu.
Weitere Informationen: Christopher Sands, Head of University Communications christopher.sands@kaust.edu.sa +966-54-470-1201 (Dr. Aram Amassian steht fr Interviews zur Verfgung)
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Gemeinschaftsarbeit im Bereich Verbundwerkstoffe führt zu schnellerer Kunststoffelektronik
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