Schlaues Plastik

  • 30. August 2017

Druckbare organische Halbleiter für die Industrie 4.0.

Um die Entwicklung komplexer elektronischer Schaltkreise, die mit herkömmlichen Druck­verfahren produziert werden, geht es in einem Projekt an der Technischen Hochschule Mittel­hessen in Gießen. Dessen Leiter Alexander Klös vom Kompetenz­zentrum für Nanotechnik und Photonik kooperiert dabei mit dem Max-Plank-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart und der Firma Admos Advanced Modeling Solutions in Frickenhausen. Das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt mit 485.000 Euro.

Abb.: Teststrukturen von organischen Schaltungen (Bild: TH Mittelhessen / A. Elkenberg)

Abb.: Teststrukturen von organischen Schaltungen (Bild: TH Mittelhessen / A. Elkenberg)

Großen Bedarf an preiswerter Elektronik gibt es im Zuge des Wandels der Industrie­produktion, der in Deutschland mit dem Schlagwort„Industrie 4.0“ verbunden ist. Dabei geht es um den vernetzten Einsatz von Informations­technik, der eine Individualisierung der Industrie­produktion möglich machen soll und Kunden und Geschäfts­partner in Wertschöpfungs­prozesse integriert. Die Einsatz­möglichkeiten reichen von der Herstellung über die Logistik bis zur digitalen Kommunikation zwischen End­verbraucher und Dienst­leister, etwa in Form eines Displays auf dem Produkt, das über Funk­verbindung mit dem Produzenten bietet. So ist zum Beispiel denkbar, dass Hersteller auf diesem Weg ein Produkt zurückrufen, wenn sie eine Gefahr für den Verbraucher entdecken.

Hierfür kommen elektronische Bauelemente aus organischen halb­leitenden Materialien in Frage, die mit herkömmlichen Verfahren gedruckt werden können. Die Technologie ist weit weniger leistungsfähig als die klassische Silizium­technologie, aber deutlich kostengünstiger. Als Materialien eignet sich eine Vielzahl von Kunststoffen, die für diesen speziellen Zweck synthetisiert werden.

„Komplexe mikroelektronische Systeme erfordern im Entwurfs­prozess umfangreiche Simulationen. Hierbei kommen sogenannte Kompakt­modelle zum Einsatz, die das elektrische Verhalten einzelner Bauelemente beschreiben und in Netzwerk­simulatoren eine Analyse auch komplexer Schaltungen in vertretbarer Rechenzeit ermöglichen“, so Klös.

Die Arbeitsgruppe will solche Modelle für eine spezielle Art von Bauteilen, nämlich organische Feld­effekt­transistoren, entwickeln und in Software für das Schaltungs­design integrieren. Sie werden für das Design von Schaltungen verwendet und durch Messungen an Teststrukturen überprüft, die das Max-Plank-Institut herstellt. Die Modelle zur Schaltungs­simulation werden anschließend nach dem Open-Source-Konzept verteilt und stehen damit Software­häusern für den Schaltungs­entwurf zur Verfügung.

Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von vier Jahren und wird im Rahmen des Programms „Ingenieur­Nachwuchs“ gefördert. Ziel dieser Förderlinie des BMBF ist es, junge Forscher­gruppen an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften zu etablieren. I

TH Mittelhessen / DE

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