Maßgeschneiderte elektrische Bauteile aus halbleitenden Polymeren
von Johannes Steinhaus
Professor Dr. Adam Moulé: Ergebnisse seiner Grundlagenforschung und eines ganz anderen Projektes brachte er gedanklich zusammen und - heureka, etwas Neues war zufällig entdeckt. Foto: UCD/Moulé
Moulé sprach auf Einladung von Professor Dirk Reith (Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz, TREE, im Rahmen des TREE-Forschungskolloquiums vor Dozenten, Wissenschaftlern und Studierenden der Ingenieur- und Naturwissenschaften sowie Informatik über das interdisziplinäre und innovative Feld der organischen Halbleitertechnologie. Der Titel des Vortrags lautete „Reversible control of polymer solubility“.
Professor Moulé erläuterte, wie die Löslichkeit von Kunststoffen mit Halbleitereigenschaften von außen kontrolliert und eingestellt werden kann und mit dieser Technik organische Halbleiter hergestellt werden können. Die bisherigen Arbeiten Moulés und seiner Arbeitsgruppe in Kalifornien sind zwar noch im Stadium der Grundlagenforschung, jedoch stehen die Zeichen gut dafür, dass die Technik die Herstellung von Halbleitern revolutionieren könnte.
Die Löslichkeit halbleitender Polymere kann durch eine Dotierung mit Molekülen von hoher Elektronenaffinität sozusagen ausgeschaltet werden. Weiterhin ist es sowohl chemisch als auch optisch möglich, die Dotierung umzukehren und somit die Löslichkeit des Polymers wieder herzustellen. Diese Techniken wurden von Moulé verwendet, um mehrere Lagen aus abwechselnd löslichen Polymerschichten zu erzeugen und sogar Nano-Muster in diese Schichten einzubringen.
Dem Zufall eine Chance gegeben
Dies sind elementare Schritte, die für die Anwendung im Bereich organischer Halbleiter erforderlich sind. Adam Moulé zeigte in seinem Vortrag, wie seine Arbeitsgruppe die Wirksamkeit der Dotierung und Entdotierung auf molekularer Ebene unter Verwendung von inelastischer Neutronenstreuung, NMR, Transmissionselektronenmikroskopie und Molecular Modelling beweisen konnte. Auf die Frage, wann seine jüngst publizierten Erkenntnisse den Weg in die industrielle Anwendung finden werden, antwortete Moulé lächelnd, dass nur seine Grundlagenforschung finanziert wurde und die vorgestellten Ergebnisse auch nur auf einer zufälligen Enddeckung in einem anderen Forschungsprojekt basieren.
Die Technologie sei jetzt jedenfalls frei zugänglich und dadurch nicht mehr patentrechtlich zu schützen. Und so bleibt abzuwarten, welcher Halbleiterhersteller die Methode als erstes für seine Produkte einsetzen wird.
Zur Person:
Professor Dr. Adam Moulé wurde 2003 in Berkeley promoviert und ist ein anerkannter Experte im Bereich der Materialcharakterisierung von Polymeren. Er forscht im Bereich der Leitfähigkeit von Polymeren mit Anwendung in der organischen Photovoltaik. Moulé befindet sich zur Zeit für ein Forschungssemester in Deutschland, das er sowohl am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz (bei Prof. Dr. Kurt Kremer) als auch am Institut für Physikalische Chemie der Universität Köln (bei Prof. Dr. Klaus Meerholz) verbringt. Bei letzterem war er bereits von 2004 bis 2006 als Alexander-von-Humboldt-Fellow tätig.
Weiterführende Links:
UCD Faculty of Engineering
Webseite von Adam Moulé
Artikel vom 22.06.2016
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