View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

86 Kapitel 6: Crossbar -Strukturen basierend auf PEDOT:PSS
Kontakt- Strom bei resultierende
widerstand 1 V in A Leitfähigkeit in S/cm
keiner 0.0030 16.67
mittel 0.0011 6.11
hoch 0.0004 2.22
Tabelle 6.2: Ergebnisse der Simulationen eines Kreuzungspunktes mit einer 50 nm Zwischenschicht
der Leitfähigkeit 10 S/cm. Für unterschiedliche Kontaktwiderstände
wurde der gesamte Strom, welcher über die Leiterbahnen abieÿt, bei
1 V Spannung berechnet. Aus diesen Messwerten wird auf die Leitfähigkeit der
Zwischenschicht zurückgeschlossen.
te zusätzliche Schicht gewählt (Szenario mittlerer Kontaktwiderstand ). Dies entspricht
dem in Abschnitt 6.1 gemessenen Wert von Clevios P. Des Weiteren wurde ein Wert gewählt,
welcher um einen Faktor 250 gröÿer als der von Clevios P ist (Szenario hoher
Kontaktwiderstand ). Die Ergebnisse der Simulation sind in Abbildung 6.7 B) und C) gezeigt.
Auf Grund des Kontaktwiderstandes wird auch durch die Zuleitungen Strom an das
Material abgegeben bzw. vom Material aufgenommen. Ebenso vergröÿert sich der Bereich,
in welchem lateraler Ladungstransport stattndet. Im Fall von mittlerem Kontaktwiderstand
ist der Anteil des Stroms, welcher über die Zuleitungen in bzw. aus dem Polymer
ieÿt, noch gering, während bei hohem Kontaktwiderstand ein signikanter Anteil über die
Zuleitungen ieÿt. Die Ursache liegt darin, dass die Oberäche der Zuleitungen deutlich
gröÿer als die Kontaktäche des Kreuzungspunktes ist. Bei niedrigem Kontaktwiderstand
ist noch der Widerstand des Polymers limitierend für den Stromuss. Bei hohem Kontaktwiderstand
wird dieser zum limitierenden Faktor. Prinzipiell führt eine Kombination aus
hohem Kontaktwiderstand und niedrigem Materialwiderstand am ehesten zu Crosstalk.
Um quantitative Aussagen für reale Messungen treen zu können, wurde die Stromdichte
auf der Oberäche einer Elektrode (Zuleitung und Kreuzungspunkt) integriert und damit
der Gesamtstrom berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6.2 zusammengefasst. Die
Stromwerte sind somit simulierte Messwerte einer Messung bei 1 V. Unter der Annahme,
dass sich der Polymer nur im Kreuzungspunkt bendet und somit ein Volumen von
300 x 300 x 50 nm 3 einnimmt, wurde auf die Leitfähigkeit zurückgerechnet. Die Werte sind
in der rechten Spalte von Tabelle 6.2 aufgelistet. Es zeigt sich, dass ohne Berücksichtigung
des Kontaktwiderstands ein zu groÿer Wert für die spezische Leitfähigkeit des Polymers
abgeschätzt werden würde. Auf Grund des Einuss des Kontaktwiderstands wird bei realen
Messungen jedoch ein zu geringer Wert erwartet. Die Simulationen zeigen, dass der Kontaktwiderstand
im Fall von Clevios P nicht vernachlässigbar ist. Insgesamt zeigen diese
Ergebnisse, dass eine exakte Bestimmung der spezischen Leitfähigkeit durch Abschätzung
mit einem einfachen Modell nicht realisierbar ist. Jedoch sind die Abweichungen vom
Erwartungswert unterhalb einer Gröÿenordnung. Daher ist eine hinreichend gute Abschätzung
der Leitfähigkeit mit dieser Methode möglich.
Die Simulation zeigt weiter, dass die Verwendung von PEDOT:PSS Dünnschichten in
Crossbar-Strukturen möglich ist, ohne die eigentliche Funktion des Crossbars aufzuheben.
Die Grenzen der Simulation liegen zum einen in der Geometrie. Um die Rechenzeit moderat
zu halten, wurden die Leiterbahnen und die Polymerschicht in lateraler Richtung nur