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Physik

Doping für biegsame, aber langsame Elektronik

Dr. Frank Ortmann

Dr. Frank Ortmann

Dresden.Organische Elektronik hat viele Vorteile: Sie kann biegsam und durchsichtig hergestellt werden, auch hauchdünn. Prominente Beispiele für ihren Einsatz sind die superdünnen und farbstarken organischen Bildschirme neuerer Samsung-Smartphones und LG-Fernseher. Auch gibt es Versuche, solche flexible Elektronik in Jacken, T-Shirts und andere Textilien einzunähen, um „intelligente Klamotten“ zu kreieren.

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Doping: Im Sport verpönt, in der Physik erwünscht

Aber der ganz große Marktdurchbruch blieb organischen Schaltkreisen bisher versagt. Denn noch immer schalten und rechnen sie deutlich langsamer als klassische Computer-Chips aus starrem Silizium. Physiker aus Dresden haben nun aber womöglich einen Weg gefunden, um diesen Nachteil auszugleichen.

Zusammengetan hatten sich dafür die Computer-Nanoelektronik-Forschungsgruppe um Dr. Frank Ortmann vom Zentrum für fortgeschrittene Elektronik (cfaed) der TU Dresden, der Dresdner Organik-Papst Prof. Karl Leo, der TU-Nanotechnologe Prof. Gianaurelio Cuniberti sowie Kollegen aus Japan.

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Sie schlugen einen Pfad ein, der im Sport verpönt, in der Halbleiter-Welt aber höchst erwünscht ist: Sie stimulierten ihre Testmoleküle mit „Doping“-Stoffen, die den Signaltransport in organischen Elektronik erleichtern und die Schaltkreise leistungsstärker machen. Dabei gelang es ihnen, die Effekte des „Dopingmittels“ auf den Ladungstransport in den Test-Molekülen genau zu bestimmen. An eben der mangelnden Messbarkeit der „Doping-Effekte“ waren in der Vergangenheit allzu oft die Versuche gescheitert, organische Elektronik auf Trab zu bringen.

Veröffentlichung in „Nature Materials“

Beispielhaft spickten die Physiker in ihren Experimenten zwei Testmoleküle: eine Kugel aus 60 Kohlenstoff-Atomen (C60-Fulleren) sowie den Farbstoff Zinkphthalocyanin. Als „Doping“ (in der Elektronikwelt „Dotierung“ genannt) setzten sie eine spezielle Variante des Arznei-Ausgangsstoffes Benzimidazolin ein. Dann kontrollierten sie mittels einer Photoemissions-Spektroskopie-Anlage, wieviele Elektronen die derart veränderten Moleküle nach dieser Dotierung erzeugen und transportieren konnten.

Ihre Ergebnisse hat das Forscherkollektiv nun in der Fachzeitschrift „Nature Materials“ veröffentlicht. Die Studie ist als Ausgangspunkt gedacht, um nach ganz neuen Dotierstoffen zu suchen, die organische Elektronik schneller machen – und ihr neue Anwendungsfelder zum Beispiel im „Internet der Dinge“ eröffnen.

Von Heiko Weckbrodt

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