Nach Beleuchten bitte Schalten

22.08.2018

Nach Beleuchten bitte Schalten

Gemischte Oxide der Metalle Zink, Gallium, Indium und Zinn stellen wichtige Funktions-materialien in der molekular basierten Elektronik dar. Aufgrund ihrer physikalischen Charakteristik erlauben sie deutlich verbesserte Eigenschaften z. B. im Vergleich zu molekular basierten organischen Halbleitern. Sie sind häufig hoch transparent und für elektronische Schaltvorgänge in Transistoren oder als Photodetektoren in sensorischen Bauteilen bestens geeignet. Die Erzeugung solcher Funktionsmaterialien erfordert jedoch eine präzise Einstellung der Umwandlungsbedingungen vom Molekül bis zum oxidischen (Ziel)Material. Hierfür werden typischerweise thermische Prozesse genutzt.

Wird die Ligandsphäre um das Metall jedoch richtig gewählt, kann aber auch eine Umwandlung mittels Bestrahlung durch UV-Licht zum gewünschten Erfolg führen, bzw. lässt sich mit der thermischen Umwandlung problemlos kombinieren. Dann gelingt die Abscheidung bereits unter moderaten Bedingungen, die auch für die Abscheidung auf flexiblen Substraten wie z.B. Folien attraktiv ist. Dabei zerfällt der Ligand, d.h. die das Metallzentrum stabilisierende „Hülle“ derart, dass keine Kontamination des entstehenden Oxidfilms stattfindet und chemisch hochreine Filme entstehen. Dies ist für die spätere Anwendung von großer Bedeutung. Zudem erlaubt die lichtgetriebene Umwandlung auch gleichzeitig eine Strukturierung der erzeugten Oxidfilme auf der Oberfläche. Im Gegensatz zu experimentell generell aufwändigeren Abscheidungen aus der Gasphase erfolgt die Deposition dieser durch Bestrahlung erzeugten Schichten zudem aus einer homogenen Lösung. Dabei entstehen im Unterschied zur Abscheidung aus der Gasphase amorphe, d.h. im Bereich von bereits nur wenigen Nanometer Schichtdicke, hochgradig ungeordnete aber trotzdem dichte Oxidfilme mit sehr guter elektronischer Performanz. Der Leitungsmechanismus erfolgt im Gegensatz zu polykristallinen Filmen hierbei weitestgehend ungehemmt durch benachbarte Korngrenzen und ist damit vergleichsweise hoch. Darüber hinaus stehen neben gut zugänglichen und handhabbaren Molekülen auch ressourcenschonende Alternativen (Zinn statt Indium) für die Integration lösungsbasierter gemischter Metalloxide in großflächigen Anwendungen zur Verfügung.

Über diese Forschungsergebnisse berichtet die Gruppe von J.J. Schneider in einer jüngst erschienenen Arbeit in Advanced Materials Interfaces: S. Sanctis, R. C. Hoffmann, M. Bruns, J. J. Schneider, Adv. Mater. Interf. 2018, https://doi.org/10.1002/admi.201870073.

Weitere Informationen

Arbeitsgruppe Prof. Dr. J.J. Schneider

zur Liste