Blockcopolymere für Hochleistungstransistoren
Die Verwendung von Polymermaterialien ist eine innovative und kostengünstige Methode, um Strukturen im Nanomaßstab zu erzeugen. Dabei geht es um das einfache Einbringen in eine geeignete Lösung. Block-Copolymere bestehen aus zwei oder mehr Monomeren mit chemisch unterschiedlicher Zusammensetzung, die kettenförmig verknüpft werden und bei denen im Nanomaßstab eine Selbstorganisation erfolgt. Die kontrollierte Steuerung dieser Selbstorganisation ist dabei die Basis dieses Ansatzes. Das Projekt XLIM (Well-defined conjugated block copolymer nanofibers and their applications in photovoltaic devices) synthetisierte Blockcopolymere mit Poly(3-Hexylthiophen) (P3HT) zur Herstellung komplexer, funktioneller nanoskaliger Objekte in einem kosteneffizienten Verfahren. Vor allem sind die Polymerblöcke leitfähig, was sie für elektronische Anwendungen prädestiniert. Das Projektteam erzeugte mittels Syntheseverfahren Blockcopolymere aus zwei unterschiedlichen konjugierten Segmenten. Bei der Selbstorganisation bildeten die beiden Blöcke mit unterschiedlichen Eigenschaften geordnete Strukturen in Form zylindrischer Micellen mit kristallinem Kern. Über Kristallisationssteuerung bei der Selbstassemblierung konnte die Länge genau festgelegt werden (von zehn bis zu mehr als 800 Nanometern). Diese zylindrischen Micellen wurden dann in die aktive Halbleiterschicht von Feldeffekttransistoren integriert. Ein bemerkenswertes Ergebnis war, dass die Zylinderlänge die Beweglichkeit der Ladungsträger und somit die Transistorleistung beeinflusste. Durch Modifizierung dieses Ansatzes konnte zudem ein Dreiblock-Copolymer erzeugt werden. Halbleitende Polymere haben besonders im Elektroniksektor große Bedeutung. Die genau kontrollierbare Länge von Copolymeren ist Voraussetzung für die Selbstorganisation dieser Materialien zu komplexen Mustern, die als Vorlagen beim Ätzen nanoskaliger Schaltkreise für Transistoren dienen können. Das Verfahren schafft die Grundlagen, um Transistoren mit immer kleineren und dichteren Bauteilen herzustellen.
Schlüsselbegriffe
Blockcopolymere, nanoskalige Strukturen, Selbstorganisation, Feldeffekttransistoren
