Barriere molekularer Inseln berechnet

5. Juli 2008, 10:00
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Organische Halbleiter: Das Ziel der Forschungen in Österreich sind möglichst dünne, aber homogene Schichten

Wien/Graz - Gleichsam molekulare Erzberge untersuchen WissenschafterInnen der Technischen Universität (TU) Graz und der Montanuni Leoben. Das Team erkundet die Eigenschaften sogenannter organischer Halbleiter in dünnsten Schichten. Die Arbeiten wurden in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Science" veröffentlicht.

Die Materialien werden schon heute als billigerer Ersatz für Silizium in elektronischen Bauteilen eingesetzt, vor allem in puncto Geschwindigkeit ist Silizium aber bis heute überlegen. Organische Halbleiter bestehen aus Kunststoff. In der Herstellung ist im Vergleich zu Silizium vor allem weniger Energie nötig. Industriell werden sie bisher etwa für Leuchtdioden und Bildschirme (Displays) eingesetzt. Etwa für Computer-Prozessoren wären sie noch um Größenordnungen zu langsam, erklärt Gregor Hlawacek von der Montan-Uni.

Grundlagenforschungen

In Zusammenarbeit mit mehreren Unis und auch Industriebetrieben laufen in Leoben seit Jahren Grundlagenforschungen zum Thema organische Halbleiter. Durch die genauen Kenntnisse der Vorgänge auf molekularer Ebene sollen später auch die Eigenschaften der Werkstoffe verbessert werden.

Schichterzeugung

Für die aktuelle Studie hat das Team das Wachstum von Schichten aus Hexaphenyl unter die Lupe genommen. Um möglichst dünne, aber homogene Schichten zu bekommen, werden die Kunststoff-Moleküle im Vakuum auf ein mineralisches Trägermaterial aufgedampft. Zuerst treffen die Moleküle einzeln auf, später organisieren sie sich effektiv zu Inseln, bis das Trägermaterial schließlich komplett bedeckt ist.

Zum Leidwesen der Technologen lagern sich die Moleküle aber nicht nur neben-, sondern auch übereinander an, wenn sie etwa auf eine bereits bestehende Insel treffen. Letztendlich entstehen mehrfach treppenförmige Strukturen, "vergleichbar mit dem steirischen Erzberg", wie Hlawacek es ausdrückt.

Energetische Barriere

Theoretisch könnten die stäbchenförmigen Moleküle effektiv von einer Erhebung nach unten klettern, statt des Erzberges also eine pannonische Tiefebene produzieren. Auf ihrem Weg nach unten müssen die Teilchen an der Inselkante aber eine energetische Barriere überwinden und diese stand im Mittelpunkt der Experimente. In den Versuchen konnten die WissenschafterInnen nicht nur genau berechnen, wie hoch die Barriere ist, sondern auch, wie diese zu minimieren ist. (APA)

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