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Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Stefan Hecht von der Humboldt-Universit?t zu Berlin und Paolo Samori von der Universit?t Strasbourg (Frankreich) hat in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Stanford University (USA) und der Universit?t Brüssel (Belgium) demonstriert, wie optisch schaltbare Feld-Effekt-Transistoren aus organischen Molekülen mit unterschiedlichen Funktionen erhalten werden k?nnen. Derartige optisch adressierbare molekulare Bauelemente gelten als Schlüsselbausteine für künftige logische Schaltkreise. Die Ergebnisse sind von gro?em Interesse für die Entwicklung von optisch-kontrollierten elektronischen Bauelementen mit potenziellen Anwendungen in Speichermedien und logischen Schaltkreisen, sowie generell in der Optoelektronik und in der optischen Sensorik. Die Studie wurde jetzt in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications ver?ffentlicht.

Organische optoelektronische Materialien gelten als vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung von kostengünstigen multifunktionalen Bauelementen wie lichtempfindlichen Phototransistoren und optischen Speichern, z.B. im Rahmen von Datensicherung und Datenverschlüsselung. Bei derartigen Bauelementen dient Licht dazu, elektrische Eigenschaften per Fernsteuerung zu modulieren. Hierzu sind integrierte photochrome Moleküle, die mit Hilfe von Licht zwischen zwei Zust?nden mit unterschiedlichen Eigenschaften, sogenannten Isomeren, hin- und herschalten, besonders gut geeignet. Den meisten sind solche Verbindungen aus photochromen Brillengl?sern, die sich bei zunehmender Sonneneinstrahlung dunkler t?nen, bekannt. Eine v?llig neue Anwendung für derartige molekulare Schalter k?nnte sich nun im Rahmen ihrer Verwendung in organischen Dünnschichttransistoren (TFTs) ergeben, wie die neue Studie belegt.

?Traditionell weisen dünne Schichten, die ausschlie?lich aus den Schaltermolekülen bestehen, eher schlechte Ladungstransporteigenschaften auf und w?ren für eine Verwendung in Transistoren g?nzlich ungeeignet.“ erkl?rt Stefan Hecht, Professor für Organische Chemie und Funktionale Materialien an der Humboldt-Universit?t zu Berlin (HU) und Mitglied von IRIS Adlershof an der HU. Allerdings kann dieses Problem durch das Mischen photoschaltbarer Moleküle mit einem organischen halbleitenden Polymer umgangen werden. Die richtige Mischung vereint somit die Vorteile der beiden Komponenten, d.h. Lichtschaltbarkeit und Leitf?higkeit, wie vom selben Team in einer früheren Arbeit (s. Nature Chemistry 4, 675 (2012)) gezeigt werden konnte. In der aktuellen Studie setzten die Wissenschaftler nun noch einen drauf und mischten die Schaltermoleküle mit anderen kleinen organischen Halbleitermolekülen, die für den Ladungstransport verantwortlich zeichnen.

Durch Ma?schneidern der beiden molekularen Komponenten und Optimierung ihrer Wechselwirkungen konnten die Forscher die Struktur und Morphologie in deren Schichten kontrollieren und somit optisch schaltbare Transistoren mit exzellenten Eigenschaften herstellen. Damit ist dem Team der Nachweis gelungen, dass ?kleine“ Moleküle ihren gr??eren polymeren Verwandten im Zusammenspiel mit DAEs in TFTs durchaus überlegen sind. ?Unsere Resultate zeigen zudem, dass der ursprünglich von uns entwickelte Ansatz genereller Natur ist“ freut sich Hecht und verweist darauf ?dass die organischen Schalter- und Halbleitermoleküle für die jeweils gewünschte Bauelementfunktion optimiert werden k?nnen.“ ?

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www.iris-adlershof.de

Originalver?ffentlichung

?Optically switchable transistors by simple incorporation of photochromic systems into small molecule semiconducting matrices” von: M. El Gemayel, K. B?rjesson, M. Herder, D. T. Duong, J. A. Hutchison, C. Ruzié, G. Schweicher, A. Salleo, Y. Geerts, S. Hecht, E. Orgiu, P. Samorì

Onlineausgabe

http://dx.doi.org/10.1038/ncomms7330

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Prof. Stefan Hecht
Humboldt-Universit?t zu Berlin

Tel.: 030 2093-7365
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