Organische Moleküle steuern Halbleiter
Wissenschaftler des "Weizmann Institute of Science" in Rehovot, Israel, sind bei der künftigen Nutzbarmachung organischer Moleküle für die Elektronik einen wichtigen Schritt vorangekommen.
In der Zeitschrift Nature [März] berichten sie, wie sie herkömmliche Halbleiterbauelemente erstmals durch den Einsatz organischer Moleküle gezielt kontrollieren.
Die Schichten organischer Moleküle, die in der Halbleiterforschung benutzt werden, enthalten so genannte "pinholes" - winzige Löcher, die nur schwer aufzuspüren sind, aber die Leitfähigkeit stark beeinflussen.
Wissenschaftler konnten letztlich nicht bestimmen, ob der Strom durch die organischen Moleküle oder durch ein Pinhole floss. Der neue Ansatz umgeht dieses Problem.
Halbleiter-Molekül-Interaktionen
Die Forscher konzentrierten sich auf den Einfluss, den die Moleküle auf Halbleiter haben. Sie synthetisierten eine ein Molekül dicke Schicht sehr kurzer organischer Moleküle, trugen die Monoschicht auf einen herkömmlichen Halbleiter auf und leiteten elektrischen Strom hindurch. Die Monoschicht war so dünn, dass der elektrische Strom größtenteils durch die Moleküle floss, ohne in eine Wechselwirkung mit ihnen zu treten. Diese Tatsache bedeutete auch, dass es von minimaler Bedeutung war, ob die Elektronen durch ein Molekül oder
Neue Halbleitergeneration
Die Entscheidung, mit organischen Molekülen zu arbeiten, verlangte von den Forschern die Entwicklung einer neuen Methode zur Herstellung von Halbleiterbauteilen.
Die Technik basiert auf einer Diode, die aus einem Halbleiter und einem mit ihm verbundenen Metall besteht.
Die Forscher fügten eine organische Monoschicht zwischen diese beiden Bestandteile. Da die organischen Moleküle zwischen Halbleiter und Metallplatte liegen, war es von größter Bedeutung, dass die feine Monoschicht nicht unter der Metallplatte zerquetscht würde.
Moleküle verändern elektrische Eigenschaften
Aufbauend auf frühreren Forschungsergebnissen modifizierten die Forscher eine Methode, die auf anderen Gebieten bei dieser Art Bauteile eingesetzt wird. Als Metallplatte benutzten sie dünnes Blattgold, das sie sehr vorsichtig auf die Monoschicht auftrugen. Die Monoschicht blieb so intakt. Die Forscher fanden heraus, dass die Verwendung unterschiedliche Arten organischer Moleküle in einer Monoschicht zu vorhersehbaren, systematischen Veränderungen der elektrischen Eigenschaften des Bauteils führten. Sie konnten daher nicht nur die Eigenschaften des Halbleiters steuern, sie konnten auch vorhersehen, welche Art der Steuerung sie durch unterschiedliche Arten
"Die Studie stellt erstmals eine umsetzbare Möglichkeit zur Verwendung organischer Moleküle in elektronischen Bauteilen vor", beschreibt eine Forscherin. "Vor allem aber bietet sie neue Erkenntnisse im Forschungsneuland molekularer Elektronik."
"Dieser Ansatz könnte eine Grundlage für die Konstruktion neuartiger Halbleiterbauelemente bilden - von Verbesserungen in relativ einfachen Bauelementen wie Solarzellen bis zu möglichen neuen Typen von Computerchips."
Weizmann Institute of Science