Neue Bauelemente aus organischen Halbleitern

  • 21. November 2013

Kontrollierte Dotierung ermöglicht Inversions-Feldeffekttransistor.

Physiker des Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) haben erstmals einen Transistor auf der Basis organischer Halbleiter realisiert. Der Inversions-Feldeffekttransistor ist das grundlegende Bauelement der modernen Silizium-Mikroelektronik. Er ist heutzutage in jedem Handy oder Computer milliardenfach eingebaut ist. Schlüssel der Neuentwicklung ist die kontrollierte Dotierung der organischen Halbleiter, die bereits erfolgreich in organischen Leuchtdioden für Displays in Handys eingesetzt wird.

Abb.: Aufbau der Transistoren mit Al2O3 als Gate-Oxid, einer dünnen Pentacen-Schicht als Transistorkanal, einer intrinsischen Pentacen-Schicht und dotierten Source- und Drain-Kontakten. (Bild: B. Lüssem et al. / NPG)

Abb.: Aufbau der Transistoren mit Al2O3 als Gate-Oxid, einer dünnen Pentacen-Schicht als Transistorkanal, einer intrinsischen Pentacen-Schicht und dotierten Source- und Drain-Kontakten. (Bild: B. Lüssem et al. / NPG)

Dotierung wurde bisher in organischen Transistoren nicht verwendet. „Man hat angenommen, dass eine Dotierung in organischen Transistoren zu einer Verschlechterung von Parametern führen würde, oder – im Fall der Inversionstransistoren - aus physikalischen Gründen gar nicht möglich sei“, sagt Björn Lüssem, Leiter der Bauelemente-Arbeitsgruppe am Institut für Angewandte Photophysik (IAPP), das zum neuen Exzellenzcluster der Technischen Universität Dresden für Mikroelektronik, cfaed, gehört.

In Zukunft können auch bei organischen Transistoren die Vorteile der Dotierung genutzt werden. „Bei dotierten Transistoren lassen sich die Transistorparameter genau kontrollieren“, erklärt Björn Lüssem. Organische Schaltkreise sind flexibel und können auf großen Flächen aufgebracht werden. Sie werden unter anderem bereits für das Ansteuern größerer Displays verwendet. Denkbar sind auch medizinische Anwendungen wie flexible Sensoren.

„Die erstmalige Realisierung eines organischen Inversions-Transistor ist ein Durchbruch für die organische Elektronik“, freut sich Karl Leo, Leiter des IAPP. „Dieser Erfolg konnte nur durch die enge Verzahnung unserer Forschung mit der Industrie erzielt werden.“

TU Dresden / PH

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