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Neuartige, schnell umschaltende Transistoren

In einem EU-finanzierten Projekt wurden erfolgreich organische mit photochromen Molekülen vermischt, was der Entwicklung photoschaltbarer organischer Feldeffekttransistoren (FET) den Weg ebnet. Die Erkenntnisse des Projekts eröffnen neue Möglichkeiten für optoelektronische Anwendungen und Sensoren.
Neuartige, schnell umschaltende Transistoren
Der Aufstieg der organischen Elektronik läutete bereits ein neues Zeitalter im Bereich der elektronischen Materialien ein, und organische Halbleiter wurden bereits für Flachbildschirme verwendet. Organische Moleküle können mit anderen Molekülen vermischt werden, um Hybridmaterialien herzustellen, welche über die Eigenschaften beider Arten verfügen. Dieses Konzept ermöglicht die Konstruktion organischer Elektrogeräte, die mehrere Funktionen in sich vereinen, was den Wert des Materials deutlich erhöht.

Mit EU-Finanzierung wurden im Projekt "Responsive field-effect transistors: A life-long training career development action" (RESPONSIVE) speziell angefertigte Schnittstellen zwischen Halbleitermolekülen und photochromen Molekülen erforscht, indem Schnittstellen mit metallischen Elektroden vermischt wurden, um lichtempfindliche FET zu erzeugen. Da sich photochrome Moleküle auf die Mobilität des Transistorträgers auswirken, spielen sie eine grundlegende Rolle für seine lichtempfindliche Funktion, indem sie Ladungshaftstellen (Charge Traps) ein- und ausschalten.

Die Mitglieder von RESPONSIVE demonstrierten, dass die Kombination organischer Halbleiter mit photochromen Molekülen einen vielversprechenden Ansatz darstellt, photoschaltbare Transistoren zu fertigen, welche die hohe Ladungsmobilität des Halbleiters bewahren.

Photochrome Moleküle – Diarylethene – wurden mit selbstorganisierenden Monoschichten (self-assembled monolayers, SAMs) an verschiedenen Schnittstellen vermischt, um Geräte zu erhalten, die bei unterschiedlicher Lichteinstrahlung unterschiedliche Leitfähigkeiten aufweisen. Sowohl ebene als auch unebene Oberflächen wurden mit responsiven SAMs funktionalisiert, um den Ladungstransport in der aktiven Halbleiterschicht aus Fullerenderivaten zu beeinflussen. Da Fullerene n-dotierte Halbleiter sind, wiesen die Wissenschaftler erstmals die Photoumschaltung bei n-dotierten gemischten FET nach.

Mithilfe verschiedener Mikroskopie- und Spektroskopieverfahren stellten die Wissenschaftler fest, dass gemischte Schichten amorph waren und nach Phasen getrennte Bereiche aus organischen und photochromen Molekülen vorhanden waren. Es wurde erkannt, dass die Fähigkeit zur Photoisomerisation der photochromen Moleküle in solchen gemischten Schichten entscheidend für die Umschalteffizienz der lichtempfindlichen Geräte ist. Die Wissenschaftler entwickelten darüber hinaus eine Untersuchungsmethode für die Umschalteffizienz von Diarylethenen mit unterschiedlich großen organischen Molekülen.

Das entwickelte gemischte System organischer Halbleiter und photochromer Moleküle verfügt über hohes Potential für optische Speicherelemente und hochempfindliche optische Sensoren.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Photochrom, photoschaltbar, Feldeffekttransistoren, organische Halbleiter, optische Sensoren
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