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02.11.2010

Neue Strategien im Moleküldesign: Wissenschaftler verändern Elektrodeneigenschaften


Physiker der TU Graz publizierten kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift "Nano Letters" - eine der bedeutendsten in den Nanowissenschaften - ihre neuesten Ergebnisse auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie: Sie beantworteten auf Basis einer quantenmechanischen Simulation grundlegende Fragen zur Änderung von Grenzflächeneigenschaften von Elektrodenmaterialien mit organischen Molekülen. Aus den Resultaten der Untersuchung entwickelten die Wissenschaftler nun eine Strategie, mit deren Hilfe künftig Elektrodeneigenschaften in bisher ungeahnter Weise verändert werden können.

Dass Grundlagenforschung zu den Kernkompetenzen der TU Graz gehört, beweisen die Wissenschaftler Tag für Tag. Laufend erscheinen Forschungsergebnisse in international renommierten Fachjournalen; das bestätigt auch der jüngst erschienene Artikel mit dem Titel "Work-Function Modification beyond Pinning: When Do Molecular Dipoles Count?", veröffentlicht von den Physikern Egbert Zojer, David Egger und Oliver Hofmann vom Institut für Festkörperphysik. Ausschlaggebend für das quantenmechanische Experiment der Grazer Forscher, das dem Artikel zugrunde liegt, war folgende Problemstellung aus dem Bereich der Halbleitertechnologie: In den letzten Jahren zeigte sich immer wieder, dass Grenzflächen zwischen den einzelnen Komponenten die entscheidenden Elemente organischer Bauelemente sind. Ein signifikanter Faktor ist dabei die Ladungsträgerinjektion von der Elektrode ins organische Halbleitermaterial. Diese lässt sich zum Beispiel durch die Eingliederung dipolarer - zweipoliger - Zwischenschichten kontrollieren. Dazu hat man in der Vergangenheit entweder Moleküle eingesetzt, die selbst ein Dipolmoment tragen oder mit Hilfe von Ladungstransferprozessen durch die Metallelektrode eine Dipolschicht erzeugt.

Kombination beider Effekte

Das Potential dieser injektionsverbessernden Schichten ließe sich aber nur dann enorm steigern, wenn man die oben genannten Effekte kombinieren könnte. Die neuesten Forschungsergebnisse zeigen nun auf Basis quantenmechanischer Simulationen auf, dass die beiden Einflüsse - Ladungstransfer und intrinsischer Dipol - typischerweise nicht additiv sind und beschreibt daher Strategien auf welche Art und Weise man Moleküle idealerweise so gestalten müsste, um beide Effekte zu kombinieren. Damit zeigen die Physiker Wege auf, wie in Zukunft Grenzflächen mit ungeahnten elektronischen Eigenschaften realisieren werden könnten. Als Anwendungsbereich wäre z. B. eine entscheidende Aufwertung elektronischer und optoelektronischer Bauelemente wie Schaltungen, Displays, Beleuchtungselemente oder Transistoren denkbar.

Quelle: idw/Technische Universität Graz




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