5. Sep 2008, 22:47

Organische Elektronik ist ein Teilgebiet der Elektronik, das elektronische Schaltungen aus leitfähigen Polymeren oder kleineren organischen Verbindungen verwendet.

Inhaltsverzeichnis 1 Polymerelektronik 1.1 Aufbau der Polymere 1.2 Anwendungen 1.3 Vorteile der Polymerelektronik 1.4 Nachteile der Polymerelektronik 2 Kleine Moleküle 3 Einzelnachweise

[Bearbeiten] Polymerelektronik

Je nach chemischem Aufbau können Polymere elektrisch leitende, halbleitende oder isolierende Eigenschaften besitzen. Die Isolationsfähigkeit der „normalen“ Polymere des täglichen Gebrauchs werden schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts in der Elektrotechnik, beispielsweise als isolierende Hülle von Kabeln, genutzt. Anfang der 1970er Jahre wurden erstmals auch elektrisch leitfähige und halbleitende Polymere hergestellt und charakterisiert. Für Verdienste auf diesem Gebiet wurde 2000 der Nobelpreis für Chemie an Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid und Hideki Shirakawa verliehen. Durch den Einsatz dieser neuartigen Materialien für elektronische Anwendungen wurde der Begriff „Polymerelektronik“ geprägt.

Die Polymerelektronik befindet sich bis auf weiteres (Stand: 2007) im Labor- oder Pilotstadium. Mit Ausnahme eines marktreifen, gedruckten RFID-Chip (PolyIC) ist die Marktsituation auch im Jahr 2008 unverändert geblieben. Erste Feldversuche sind für das zweite Quartal 2009 vorgesehen.

Die geplanten polytronischen Anwendungen sollen den Markt für extrem preiswerte ubiquitäre Elektronik erschließen, welcher von der traditionellen Silizium-basierten Elektronik auf Grund spezieller Anforderungen und der Kosten für die Aufbau- und Verbindungstechnik nicht erreicht werden kann. Die Herstellungsprozesse für die Polymerelektronik werden daher in Richtung hoher Stückzahlen, äußerst niedriger Herstellkosten und weitgehend frei von Aufbauschritten entwickelt. Preiswerte Druckverfahren, Rolle-zu-Rolle-Beschichtungs- und Strukturierungsmethoden bilden für zukünftige Produkte in diesem Bereich eine wichtige Basis ^[1].

[Bearbeiten] Aufbau der Polymere

Das Grundgerüst der elektronischen Polymere sind konjugierte Polymerhauptketten, die aus einer streng alternierenden Abfolge von Einfach- und Doppelbindungen bestehen. Diese Polymere besitzen dadurch ein delokalisiertes Elektronensystem, welches Halbleitereigenschaften, und nach chemischer Dotierung Leitfähigkeit ermöglicht.

[Bearbeiten] Anwendungen

Neben den reinen leitfähigen oder halbleitenden Eigenschaften können diese Materialien auch unter gewissen Umständen Licht aussenden. Dies ermöglicht den Einsatz in organischen Leuchtdioden (OLED). Der umgekehrte Effekt, Licht zu absorbieren und in elektrische Energie zu verwandeln, ermöglicht die Anwendung in organischen Solarzellen (organische Photovoltaik)^[2]. Zudem können diese Polymere als Sensoren oder auch als organische Speicher eingesetzt werden. Mit organischen Feldeffekttransistoren (OFET) können integrierte Schaltungen aufgebaut werden. Auch Anwendungen als elektronisches Papier erscheinen realisierbar.

Prinzipiell eröffnet sich mit der Polymerelektronik das komplette Feld der Elektronik, das bisher im Wesentlichen von Silizium-basierten Bauteilen geprägt ist. Weil die Beweglichkeit der Ladungsträger mit ca. 0,2 cm²/Vs um drei bis vier Größenordnungen niedriger ist als im Silizium, können extrem kurze Schaltzeiten mit OFETs auf absehbare Zeit nicht realisiert werden. Anwendungen wie beispielsweise leistungsfähige Mikroprozessoren sind daher zumindest mittelfristig nicht zu erwarten.

[Bearbeiten] Vorteile der Polymerelektronik

Der Hauptvorteil dieser Schaltungen sind die geringeren Herstellungskosten, wodurch sie für sogenannte „Wegwerfelektronik“ (z. B. RFID-Tags auf Wegwerfverpackungen als elektronische Preisschilder) interessant sind. Außerdem besitzen Polymere Eigenschaften, die mit klassischen Halbleitern nicht möglich sind. So lassen sich beispielsweise flexible Folien mit integrierten Schaltungen herstellen.

[Bearbeiten] Nachteile der Polymerelektronik

Elektronische Polymerbaugruppen zeichnen sich bisher durch nicht spezifizierte Lebensdauer von gespeicherten Daten aus. Solange dazu keine abnahmefähigem Kriterien erfüllt werden, bleibt die Polymerelektronik ein weitgehend akademisches Thema. Die Qualität und Quantität der Lösungen, die auf Speicherinhalte verzichten können, führt schnell in die Urzeit der Elektronik Anfang 1960 zurück. Bei hybriden Aufbauten in Kombination mit klassischer Siliziumtechnik geht ein großer Teil der besonderen Merkmale der Polymerelektronik verloren.

[Bearbeiten] Kleine Moleküle

Kleine Moleküle (engl.: small molecules) werden derzeit im Wesentlichen für OLEDs eingesetzt (SOLED oder SMOLED). Prinzipiell sind mit speziell aufgebauten einzelnen Molekülen elektronische Funktionen wie beispielsweise Dioden auf dem Molekül realisierbar. Diese Technologie befindet sich jedoch noch in einer sehr frühen Entwicklungsphase und wird dem Gebiet der Nanotechnologie zugerechnet.

[Bearbeiten] Einzelnachweise

1. ↑ Fraunhoferinstitut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
2. ↑ Informationen von PolyIC

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