Organische Feldeffekttransistoren auf der Basis von funktionalisierten Polyethylen-Nanokristallen

Kristalline Nanopartikel sind als Bausteine und Funktionseinheiten in der Nanotechnologie allgegenwärtig. Bausteine und Funktionseinheiten, deren Struktur auf dem Prinzip der Polymerkristallisation beruht, haben aufgrund ihrer zuvor mangelnden präparativen Zugänglichkeit erst jüngst Aufmerksamkeit erhalten. In der ersten Antragsperiode wurden katalytische Routen zu nanoskaligen frei beweglichen Polyethylenkristallen entwickelt. Deren Selbstorganisation auf Oberflächen mittels Kapillarkräften führt zu regelmäßigen, periodischen Anordnungen wie Streifen. Die molekulare Ordnung (Anzahl der Falten in der Polymerkette) lässt sich durch entsprechendes Tempern einstellen.

Polyethylen weist ein außergewöhnliches Eigenschaftsprofil auf, die Verarbeitung zu dünnen strukturierten Schichten ist aber mit konventionellen Methoden problematisch. Dieses Forschungsvorhaben untersucht das neue Prinzip der Nanostrukturierung funktioneller Schichen anhand von Modellen für Organische Feldeffekttransistoren (OFETs) mit Polyethylen-Nanokristall Monolagen als Isolatorschichten. Als Halbleiterschicht dienen Moleküle, welche an die Rückfaltungen der Kristalle angebunden sind. Damit können sehr dünne, regelmäßig strukturierte Halbleiterschichten auf einem Isolator erzeugt werden. Syntheseverfahren für solche Kristalle durch Metathese-Polymerisation und Post-polymerisations Hydrierung und Funktionalisierung werden entwickelt. Neben der Charakterisierung und Kontrolle der molekularen Ordnung werden Messungen der Leitfähigkeit und der Strom-Spannungskennlinien durchgeführt. Mittels der funktionellen Schichten werden OFETs erzeugt. Dieser „bottom-up“-Ansatz erlaubt es über die Orientierung und die Dichte der organischen Halbleitermoleküle fundamentale optische und elektrische Eigen¬schaften organischer Halbleiterschichten zu untersuchen, sowie neuartige technologische Ansätze zu entwickeln.