Organische Moleküle für Optoelektronik und optische Sensorik
Optisch adressierbare molekulare Bauelemente gelten als Schlüsselbausteine für logische Schaltkreise der Zukunft.
Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Stefan Hecht von der Humboldt-Universität zu Berlin und Paolo Samori von der Universität Strasbourg hat in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Stanford University und der Universität Brüssel demonstriert, wie sie optisch schaltbare Feld-Effekt-Transistoren aus organischen Molekülen mit unterschiedlichen Funktionen erhalten können. Derartige optisch adressierbare molekulare Bauelemente gelten als Schlüsselbausteine für künftige logische Schaltkreise. Die Ergebnisse sind von großem Interesse für die Entwicklung von optisch-kontrollierten elektronischen Bauelementen mit potenziellen Anwendungen in Speichermedien und logischen Schaltkreisen, sowie generell in der Optoelektronik und in der optischen Sensorik.
Organische optoelektronische Materialien gelten als vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung von kostengünstigen multifunktionalen Bauelementen wie lichtempfindlichen Phototransistoren und optischen Speichern, etwa im Rahmen von Datensicherung und Datenverschlüsselung. Bei derartigen Bauelementen dient Licht dazu, elektrische Eigenschaften per Fernsteuerung zu modulieren. Hierzu sind integrierte photochrome Moleküle, die mit Hilfe von Licht zwischen zwei Isomeren hin- und herschalten, besonders gut geeignet. Den meisten sind solche Verbindungen aus photochromen Brillengläsern, die sich bei zunehmender Sonneneinstrahlung dunkler tönen, bekannt. Eine völlig neue Anwendung für derartige molekulare Schalter könnte sich nun im Rahmen ihrer Verwendung in organischen Dünnschichttransistoren (TFTs) ergeben, wie die neue Studie belegt.
„Traditionell weisen dünne Schichten, die ausschließlich aus den Schaltermolekülen bestehen, eher schlechte Ladungstransporteigenschaften auf und wären für eine Verwendung in Transistoren gänzlich ungeeignet.“ erklärt Stefan Hecht, Professor für Organische Chemie und Funktionale Materialien an der Humboldt-Universität. Allerdings kann dieses Problem durch das Mischen photoschaltbarer Moleküle mit einem organischen halbleitenden Polymer umgangen werden. In der aktuellen Studie setzten die Wissenschaftler nun noch einen drauf und mischten die Schaltermoleküle mit anderen kleinen organischen Halbleitermolekülen, die für den Ladungstransport verantwortlich zeichnen.
Durch Maßschneidern der beiden molekularen Komponenten und Optimierung ihrer Wechselwirkungen konnten die Forscher die Struktur und Morphologie in deren Schichten kontrollieren und somit optisch schaltbare Transistoren mit exzellenten Eigenschaften herstellen. Damit ist dem Team der Nachweis gelungen, dass „kleine“ Moleküle ihren größeren polymeren Verwandten im Zusammenspiel mit DAEs in TFTs durchaus überlegen sind. „Unsere Resultate zeigen zudem, dass der ursprünglich von uns entwickelte Ansatz genereller Natur ist“ freut sich Hecht und verweist darauf „dass die organischen Schalter- und Halbleitermoleküle für die jeweils gewünschte Bauelementfunktion optimiert werden können.“
HU / OD
