Forschung -

Elektrode im Kunststoffmantel

Die elektrischen Eigenschaften von Metallelektroden lassen sich präzise kontrollieren, wenn ihnen eine dünne organische Schicht aus einer einzigen Moleküllage aufliegt.

Physiker der Philipps Universität Marburg haben entdeckt, dass sie die elektrischen Eigenschaften von Elektroden mithilfe eines organischen Deckmaterials beeinflussen können. „Unsere Ergebnisse können dazu beitragen, die Effizienz von organischen Bauelementen zu verbessern“, erklärt Professor Gregor Witte, der die Forschungsarbeiten leitete.

Organische Elektronik gilt als Technik der Zukunft: Ihre Bauteile, beruhend auf halbleitenden aromatischen Molekülen, lassen sich preisgünstig produzieren und erlauben neuartige Anwendungen wie Kunststoffverpackungen mit eingebauten Schaltkreisen. „Ein zentrales Problem ist häufig der elektrische Kontaktwiderstand an der Grenzfläche zwischen Metallelektrode und organischem Halbleiter“, erläutert Witte.

Sein Team trug organische Moleküle als Monolage auf einkristalline Gold- und Silberelektroden auf. Damit verfolgte die Forschungsgruppe das Ziel, die elektronischen Eigenschaften an den Grenzflächen der Elektroden gezielt zu verändern, sodass sie zu organischen Halbleitern passen. Als Deckschicht oder Contact Primer wählten Witte und sein Team chemische Verbindungen aus der Gruppe der Phthalocyanine. „Diese kleeblattförmigen Moleküle sind sehr robust und werden bereits vielfältig als Farbstoff in Kunststoffen eingesetzt“, legt Wittes Mitarbeiterin Dr. Alrun Aline Hauke dar.

So dünn das Deckmaterial auch ist – wirkungsvoll ist es allemal, wie die Forscher in Messungen nachwiesen: Über die prozentuale Bedeckung der Elektroden durch die Contact Primer lässt sich die Energiebarriere exakt einstellen, die Elektronen beim Übergang vom Metall in einen organischen Halbleiter überwinden müssen. „Unterschiedliche Moleküle liefern dabei unterschiedlich starke Änderungen der Barriere“, ergänzt Felix Widdascheck, der ebenfalls zu Wittes Arbeitsgruppe gehört.

Zudem belegten die Forscher, dass der Ansatz auch in einer echten Fertigungsreihe, also außerhalb der Idealbedingungen im Labor, funktionieren könne.

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