Die Entwicklung organischer Elektrogeräte
Seit Jahrzehnten werden anorganische Halbleiter in einer Vielzahl unterschiedlicher Elektrogeräte untersucht. Die Verwendung organischen Materials als Substitut für anorganische Halbleiter hat gezeigt, dass es möglich ist, Geräte herzustellen, die auf ähnlichen Prinzipien basieren. Um es mit den bewährten anorganischen Pendants aufzunehmen, ist jedoch mehr erforderlich, als die zugrundeliegenden Mechanismen zu kopieren – es ist notwendig, die Vorteile von molekularen Strukturen voll und ganz auszuschöpfen. Dies war das Ziel des EU-finanzierten Projekts MULTITUDES (Μultifunctional organic electronics through nanoscale controlled bottom-up tailoring of interfaces: An Intra-European fellowship for career development). Das chemische Design selbstassemblierender Monoschichten (self-assembled monolayers, SAMs) hat sich als erfolgreicher Weg zur Modulierung wichtiger Eigenschaften von Flächen und Schnittstellen für elektronische Anwendungen erwiesen. Im Rahmen von MULTITUDES ist das Zusammenspiel zwischen dem chemischen Design und der Arbeitsfunktion von SAM-beschichteten Goldelektroden untersucht worden und es wurde die Bedeutung einer Feineinstellung von Elektrodeneigenschaften hervorgehoben, um die Ladungsinjektion in organische Feldeffekttransistoren (Organic Field Effect Transistors, OFETs) zu optimieren. Unter Ausnutzung der Lichtsensitivität spezifischer chemisorbierter Moleküle wurde gezeigt, dass es möglich ist, die Arbeitsfunktion von SAM-beschichteten Elektroden optisch zu modifizieren. Diese Veränderungen wurden sowohl durch Experimente als auch durch quantenmechanische Berechnungen überwacht und ermöglichten die Entwicklung eines optisch schaltbaren Transistors. Unter Anwendung einer neuen, im Zuge dieses Projekts entwickelten Methode wurden verschiedene SAMs an angrenzenden Elektroden assembliert. Dies ermöglichte eine unabhängige Einstellung der Elektrodeneigenschaften. Vor allem die Integrierung von photoschaltbaren SAMs, die auf verschiedene Wellenlängen reagieren, machte es möglich, einen optisch schaltbaren Multiwellenlängentransistor herzustellen. Es wird damit gerechnet, dass das neue, im Rahmen des MULTITUDES-Projekts erlangte Wissen zur SAM-Bildung eine Schlüsselrolle für die Optimierung organischer Elektrogeräte einnimmt. Außerdem können mit SAMs beschichtete Elektroden von passiven Komponenten in eine Multifunktionalitätsquelle verwandelt werden. Dies eröffnet den Weg für neue Konzepte hinsichtlich des Designs organischer Logikgatter, Speicher und Sensoren.
Schlüsselbegriffe
Elektrogeräte, anorganische Halbleiter, selbstassemblierende Monoschichten, organische Feldeffekttransistoren, Goldelektroden
