Einfache Fertigung verspricht billige organische Elektronik

Schwedische Forscher haben eine Methode entwickelt, die eine günstige Fertigung organischer Elektronik wie etwa flexible Displays oder Solarzellen in Aussicht stellt. Sie haben eine Möglichkeit gefunden, wie in großflächigen dünnen Materialfilmen die gewünschten Elektronikstrukturen auf schonende Art erzeugt werden können.

„Das ist ein wirklich praktischer Zugang“, meint Ludvig Edman, Physiker an der Umeå University, im Gespräch mit pressetext. Er ist überzeugt, dass die neue Methode für die Massenfertigung interessant ist und sich auch gegen den Ansatz gedruckter organischer Elektronik durchsetzen könnte.

Grundsätzlich bieten organische elektronische Materialien den Vorteil, dass sie in Lösung großflächig aufgetragen werden können und das auch auf flexiblen Unterlagen wie Papier oder Plastik. Allerdings sei es bisher schwer gewesen, elektronische Strukturen aus dem leitfähigen Film zu fertigen, ohne damit die Materialeigenschaften negativ zu beeinflussen. „Wir haben nun eine Methode entwickelt, die uns erlaubt, Strukturen auf effiziente und schonende Art zu erstellen“, sagt Edman. Dabei wird ein dünner Film aus einem kohlenstoffbasierten Material aufgetragen, das für Solarzellen und Transistoren genutzt wird. An den gewünschten Stellen erfolgt dann eine Belichtung per Laser, ehe der Film mit einem Lösungsmittel praktisch entwickelt wird und nur die mit Laser gefertigten Strukturen zurückbleiben. Auf diese Art konnten gut funktionierende Transistoren gefertigt werden, so Edman.

Wie Edman bestätigt, befassen sich viele Forschergruppen im Gegensatz zu seinem Team mit dem Druck organischer Elektronik. „Leitende Strukturen fehlerfrei zu drucken ist relativ schwierig“, meint der Physiker. Gerade darin könne ein Vorteil des eigenen Zugangs liegen, da die Strukturierung im perfekt leitfähigen Film sehr einfach sei. Den Forschern zufolge ist ihre Methode auch gut skalierbar und kann damit sinnvoll zur Herstellung flexibler Elektronik in Fertigungsstraßen genutzt werden. Dass das subtraktive Verfahren auf den ersten Blick mehr Material verschwenden dürfte als ein Druckverfahren bestätigt Edman zwar. „Es kann aber ein sehr dünner Film genutzt werden“, relativiert er. Für eine Materialschicht von 100 Nanometern Dicke haben die Forscher ihren Strukturierungsprozess erfolgreich demonstriert. Noch dünnere Materialschichten aufzutragen wären überhaupt kein Problem. „Die Frage ist, ob dann die Strukturierung noch funktioniert“, sagt Edman. Das habe man noch nicht versucht, allerdings halte er das für wahrscheinlich. Ebenfalls noch zu klären wäre, ob die Methode für andere organische Elektronikmaterialien geeignet ist.

Die Arbeit der Forscher wurde unter dem Titel „Photo-Induced and Resist-Free Imprint Patterning of Fullerene Materials for Use in Functional Electronics“ in der aktuellen Ausgabe des Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.