Geen foutgevoelige verdamping meer, drop-casting of printen:wetenschappers van LMU München en FSU Jena hebben organische halfgeleider nanosheets ontwikkeld, die gemakkelijk van een groeisubstraat kan worden verwijderd en op andere substraten kan worden geplaatst.

De huidige computerprocessors zijn samengesteld uit miljarden transistors. Deze elektronische componenten bestaan ​​normaal gesproken uit halfgeleidermateriaal, isolator, substraat, en elektrode. Een droom van veel wetenschappers is om elk van deze elementen beschikbaar te hebben als overdraagbare vellen, waarmee ze nieuwe elektronische apparaten kunnen ontwerpen door simpelweg te stapelen.

Dit is nu realiteit geworden voor het organische halfgeleidermateriaal pentaceen:Dr. Bert Nickel, een natuurkundige aan de LMU München, en professor Andrey Turchanin (Friedrich Schiller University Jena), samen met hun teams, hebben, Voor de eerste keer, erin geslaagd om mechanisch stabiele pentaceen nanosheets te maken.

De onderzoekers beschrijven hun methode in het tijdschrift Geavanceerde materialen . Ze bedekken eerst een kleine siliciumwafel met een dun laagje van een in water oplosbare organische film en zetten daarop pentaceenmoleculen af ​​totdat zich een laag van ongeveer 50 nanometer dik heeft gevormd. De volgende stap is cruciaal:door bestraling met laagenergetische elektronen, de bovenste drie tot vier niveaus van pentaceen moleculaire lagen zijn verknoopt, vormen een "huid" die slechts ongeveer vijf nanometer dik is. Deze verknoopte laag stabiliseert de gehele pentaceenfilm zo goed dat deze als een vel van een siliciumwafel in water kan worden verwijderd en met een gewoon pincet op een ander oppervlak kan worden overgebracht.

Afgezien van de mogelijkheid om ze over te dragen, de nieuwe halfgeleider nanosheets hebben nog andere voordelen. De nieuwe methode vereist geen potentieel storende oplosmiddelen, bijvoorbeeld. In aanvulling, na afzetting, de nanosheet plakt stevig aan de elektrische contacten door van der Waals-krachten, wat resulteert in een lage contactweerstand van de uiteindelijke elektronische apparaten. Tenslotte, organische halfgeleider nanosheets kunnen nu worden afgezet op aanzienlijk meer technologisch relevante substraten dan tot nu toe.

Van bijzonder belang is de extreem hoge mechanische stabiliteit van de nieuw ontwikkelde pentaceen nanosheets, waardoor ze als vrijstaande nanomembranen kunnen worden aangebracht op geperforeerde substraten met afmetingen van tientallen micrometers. Dat staat gelijk aan het overspannen van een zwembad van 25 meter met plasticfolie. "Deze vrijwel vrijhangende halfgeleiders hebben een groot potentieel, " legt Nickel uit. "Ze zijn van twee kanten toegankelijk en kunnen worden aangesloten via een elektrolyt, waardoor ze ideaal zouden zijn als biosensoren, bijvoorbeeld". "Een andere veelbelovende toepassing is de implementatie ervan in flexibele elektronica voor de fabricage van apparaten voor het verzamelen van vitale gegevens of de productie van displays en zonnecellen, ' zegt Turchanin.