Druckbare organische Transistoren
Meilenstein für die Entwicklung flexibler und druckbarer Elektronik.
Hochauflösende aufrollbare Fernseher oder faltbare Smartphones könnten schon bald keine unerschwinglichen Luxusgüter mehr sein, die nur auf internationalen Elektronikmessen zu bestaunen sind. Leistungsfähige organische Transistoren sind eine entscheidende Voraussetzung für die dabei benötigten mechanisch flexiblen, elektronischen Schaltkreise. Herkömmliche horizontale organische Dünnfilmtransistoren sind jedoch aufgrund des Hüpftransports in organischen Halbleitern sehr langsam, weshalb sie für Anwendungen, bei denen hohe Frequenzen erforderlich sind, nicht verwendet werden können. Insbesondere für logische Schaltkreise mit geringer Leistungsaufnahme, wie sie beispielsweise für die Radio-Frequenz-Identifizierung RFID gebraucht werden, ist es zwingend erforderlich, Transistoren mit hohen Schaltfrequenzen und einstellbaren Kennlinien zu entwickeln. Der Vision einer breiten Anwendung von flexibler, druckbarer Elektronik sind Wissenschaftler der TU Dresden ein Stück nähergekommen. Einem Team um Hans Kleemann ist es erstmals gelungen, leistungsfähige vertikale organische Transistoren mit doppelter Steuerelektrode zu entwickeln.
„Bisher waren vertikale Transistoren eher Exoten und galten als schwer zu integrieren in elektrischen Schaltungen“, sagt Kleemann. „Durch die von uns entwickelten vertikalen Transistoren mit doppelter Steuerelektrode ist es erstmals möglich, komplexe logische Zustände mit Hilfe weniger Transistoren zu realisieren und dabei gleichzeitig die Vorteile der vertikalen Architektur, wie hohe Schaltfrequenzen, auszunutzen.”
Die vertikalen organischen Transistoren mit doppelter Steuerelektrode zeichnen sich durch eine hohe Schaltfrequenz von wenigen Nanosekunden und eine Einstellbarkeit der Schwellspannung aus. Durch diese Entwicklungen können sogar Einzeltransistoren für die Darstellung verschiedener logischer Zustände genutzt werden. Weiterhin sorgt die einstellbare Schwellspannung für eine Signalintegrität und geringe Leistungsaufnahme.
Damit hat die Forschergruppe einen Meilenstein im Hinblick auf die Vision einer flexiblen und druckbaren Elektronik gelegt. Durch diese Transistoren könnte es in Zukunft möglich sein, selbst anspruchsvolle elektronische Funktionen wie drahtlose Kommunikation oder hochauflösende flexible Displays vollständig mit organischen Bauelementen zu realisieren und damit komplett auf siliziumbasierte elektronische Komponenten zu verzichten.
TU Dresden / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
E. Guo et al.: Vertical Organic Permeable Dual-Base Transistors for Logic Circuits, Nat. Commun. 11, 4725 (2020); DOI: 10.1038/s41467-020-18576-5 - Organische Bauelemente und Systeme (H. Kleemann), Dresden Integrated Center for Applied Photophysics, Institut für angewandte Physik, technische Universität Dresden
