Polymer Electronics

Die organische Elektronik hat sich in den letzten Jahren rapide von einer wissenschaftlichen Kuriosität zu einem inzwischen auch wirtschaftlich sehr ernstzunehmenden Themenfeld entwickelt. Mit organischen Leuchtdioden (OLEDs) in Displays zahlreicher Smartphones werden bereits Umsätze im Bereich einiger Milliarden US-Dollar generiert. Vor diesem Hintergrund ist es dringend erforderlich, die Grundlagen dieses interdisziplinären Themenfeldes auch in den Kanon der universitären Lehre etwa in der Physik, Chemie oder der Elektrotechnik aufzunehmen.

Das Buch von Mark Geoghegan und Georges Hadziiouannou richtet sich an Studierende am Ende des Bachelor- bzw. am Beginn des Masterstudiums. Die Inhalte haben die Autoren im Laufe der letzten zwanzig Jahre zusammengestellt und in eigenen Vorlesungen ­erprobt. Im Vorwort vergleichen sie das Unterfangen, Polymerelektronik zu unterrichten, völlig zutreffend mit dem Schießen auf ein (schnell) bewegliches Ziel – beinahe täglich wird dieses äußerst dynamische Themenfeld um neue Materialien, Einsichten und Bauelementkonzepte bereichert. Der Gefahr, bereits mit seinem Erscheinen „veraltet“ zu sein, kann sich auch das vorliegende Buch nicht ganz entziehen: So wird für Polymer-Feldeffekttransistoren eine maximale Mobilität von 1 cm2/Vs genannt – aktuell ist man bereits eine Größenordnung besser.

Weit wichtiger für das Studium ist daher die Vermittlung „allgemeingültiger“ Grundlagen. Dies versucht das Buch in insgesamt zehn in sich abgeschlossenen Kapiteln mit jeweils begleitenden Übungsaufgaben. Dabei spannt es einen schönen Bogen von den physikalischen Grundlagen halbleitender Polymere (Energielücke, elektro-optische Eigenschaften, Ladungsträgerinjektion und -transport) über die energetische Struktur an Grenzflächen bis hin zu den Anwendungen in den typischen Bauelementen (OLEDs, organische Feldeffekttransistoren und Solarzellen).

Leider erweist sich das für das Verständnis organischer Halbleiter wichtige Kapitel 2 zur elektronischen Struktur von konjugierten Polymeren als eines der eher schwächeren dieses Buches. Einige kleinere Fehler (z. B. sind Gruppe-III-Elemente wie Bor keine n-Dotanden in Silizium) fallen dabei weniger ins Gewicht. Das Kapitel enthält aber etwas zu viel klassische Festkörperphysik – sogar das Kronig-Penney-Modell wird noch durchgerechnet. Dies liest man besser im Lehrbuch von Kittel. Für Polymere wird u. a. die Theorie von Su-Schrieffer und Heeger am Beispiel Polyacetylen diskutiert – allerdings sehr nahe an der Originalveröffentlichung aus dem Jahr 1980. Dieser Zugang könnte Studenten im Grundstudium schwer fallen. Zudem wird auf einige der entwickelten Konzepte (Solitonen etc.) im Verlauf des Buches kein Bezug mehr genommen. Studierenden sei hier ein ergänzender Blick in das inzwischen als Klassiker geltende Buch „Organic Molecular Solids“ von Schwörer und Wolf empfohlen.

Positiv ist das eingeschobene Kapitel über Polymersynthesen, das auf dem präsentierten Niveau durchaus auch Physikern und Ingenieuren einen Blick über den Tellerrand hinaus ermöglicht. Die Abbildungen im gesamten Buch sind zwar sehr hilfreich, wirken aber generell etwas lieblos gestaltet und ihr Inhalt ist teilweise nur schlecht zu erkennen. Die Darstellung der Energieniveaus in Bauelementen ist auf den ersten Blick sehr gewöhnungsbedürftig.

Trotz einiger Schwächen lässt sich das Buch all denen empfehlen, die sich über den Umfang der vielen Review-Artikel hinaus einen Überblick verschaffen möchten. Hochschullehrer kann das Buch bei der Konzeptionierung einer Vorlesung zur Polymerelektronik inspirieren und ihnen einen roten Faden durch das Thema anbieten.

Prof. Dr. Thomas Riedl, Lehrstuhl für Elektronische Bau­elemente, Univer­sität Wuppertal