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Märkte + TechnologienStarker HaltUnerwartete Wechselwirkung zwischen organischen Halbleiternsorption zwischen zwei organischen Schichten nachweisen, die wirauf einen Silberkristall aufgedampft hatten.“ Solche sandwichartigenStrukturen befinden sich auch in OLEDs, die meist aus mehrerenorganischen Schichten zwischen zwei metallischen Leiternbestehen.Für die Analyse verwendeten Kumpf und seine Kollegen PTC-DA, ein organisches Halbleitermaterial sowie Kupfer-Phthalocyanin,das häufig als Farbstoff verwendet wird. Danach untersuchtensie die nur je eine Moleküllage dicken Schichten mit verschiedenenhochspezialisierten Messverfahren. Mit Ultravioletter PhotoelektronenSpektroskopie (UPS) zeigten die Forscher, dass es zu einemelektronischen Ladungstransfer zwischen den organischen Halbleiternkommt. Mit Rastertunnelmikroskopie (STM) und NiederenergetischerElektronenbeugung (LEED) stellten sie außerdemfest, dass sich in Folge der starken Bindung die Anordnungder Moleküle von einer Lage auf die nächste überträgt, also praktisch„durchpaust“.Rastertunnelmikroskop-Aufnahme bei -260 °C: eine dünne SchichtKupfer-Phthalocyanin hat sich im oberen rechten Bildteil auf einem Gitteraus PTCDA angelagert. Die übereinstimmende Anordnung der verschiedenartigenMoleküle weist auf die starke Bindung zwischen den beiden Schichtenhin.Jülicher Physiker haben eine unerwartet starke Bindung zwischenorganischen Schichten entdeckt. Solche Strukturen geben Wissenschaftlernweltweit noch viele Rätsel auf. Sie sind die Grundlage fürneuartige elektronische Bauelemente aus organischen Halbleitern,die mittlerweile in immer mehr Smartphones und Fernsehgerätenverwendet werden.Organische Halbleiter lassen sich günstig herstellen, flexibel formenund sind äußeren Einflüssen gegenüber relativ unempfindlich.Im Prinzip könnten sie künftig sogar einfach auf Plastikfolienaufgedruckt werden. Als organische Leuchtdioden (OLEDs) werdensie bereits vielfach eingesetzt, vor allem in Smartphones, weilsie nur wenig Strom verbrauchen. Trotzdem sind die elektronischenEigenschaften dieser komplexen Materialien bisher nochgrößtenteils unbekannt. Von besonderem Interesse für die Forschungsind die Grenzflächen. Denn für die Leistung der Bauteileist entscheidend, wie gut sich Kontakte mit anderen organischenund metallischen Leitern herstellen lassen. Je stärker die Verbindung,desto besser können Elektronen von einem Material auf dasandere übergehen – und desto mehr Strom oder Licht liefern Solarzellenoder Leuchtdioden.Ladungstransfer zwischen organischen MaterialienDass einige Metalle solche starken Wechselwirkungen mit einemorganischen Halbleiter aufbauen können, ist schon länger bekannt.Kumpf selbst trug bereits mit seinen früheren Arbeiten zur Forschungauf diesem Gebiet bei, auch vor seinem Wechsel im Jahr2008 nach Jülich zu Prof. Stefan Tautz. „Dass der Ladungstransferzwischen diesen organischen Materialien stattfindet, ist neu, daskam ziemlich unerwartet. Diese Erkenntnis wird später sichernoch in die Entwicklung neuer organischer Halbleiterbauteile einfließen“,schätzt der Direktor des Jülicher Peter Grünberg Instituts(PGI). Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg. Zu unterschiedlichsind die Herstellungsprozesse in der Industrie und die Anforderungenim Labor, bei denen es eher auf Wiederholbarkeit undGenauigkeit ankommt. (jj)ninfoDIREKT www.all-electronics.de 525ei0412Starke BindungenSolche starken Bindungen bilden organische Moleküle allerdingsin der Regel nicht aus. „Bisher gingen Wissenschaftler davon aus,dass organische Materialien untereinander nur über schwacheVan-der-Waals-Kräfte wechselwirken. Nur in Kontakt mit manchenMetallen, zeigen sie auch eine stärkere Anbindung, genanntChemisorption“, berichtet Dr. Christian Kumpf vom ForschungszentrumJülich. „Wir konnten jetzt erstmals eine solche Chemi-Von links nach rechts die Arbeitsgruppe von Dr. Christian Kumpf (1. vonlinks) mit Dipl.-Phys. Christoph Kleimann, Dr. Ingo Kröger und M. Sc.Benjamin Stadtmüller.Bilder: Forschungszentrum Jülich16 elektronik industrie 04/2012www.elektronik-industrie.de