Elektronik-Forschung Organische Elektronik erobert Gigahertz-Bereich

Redakteur: Peter Königsreuther

Forschende in Dresden stehen kurz vor der Kommerzialisierung einer effizienten, flexiblen und druckbaren Elektronik der Zukunft.

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Neue Elektronikzukunft! Ein Forscher-Team der TU Dresden hat unter anderem 5-stufige komplementäre Ringoszillatoren entwickelt, die aus organischen sowie permeablen Basistransistoren bestehen.
Neue Elektronikzukunft! Ein Forscher-Team der TU Dresden hat unter anderem 5-stufige komplementäre Ringoszillatoren entwickelt, die aus organischen sowie permeablen Basistransistoren bestehen.
(Bild: E. Guo)

Forschende am Institut für Angewandte Physik der Technischen Universität Dresden stellen die erste Implementierung einer komplementären vertikalen organischen Transistortechnologie vor, die bei niedriger Spannung arbeiten kann. Sie verfügt auch über einstellbare Invertereigenschaften und hat eine Abfall- und Anstiegszeit von jeweils unter 10 Nanosekunden, heißt es weiter. Dieser Erfolg wurde nun in der Fachzeitschrift „Nature Electronics“ veröffentlicht.

Wenig Strombedarf und schnelle Reaktionszeiten

Der Kommerzialisierung dieser Art von Elektronik stehe derzeit aber noch die relativ schlechte Performance der Bauteile im Weg. Deshalb wird die Entwicklung von komplementären Schaltungen mit niedriger Spannung, hoher Verstärkung und hoher Frequenz als eines der wichtigsten Ziele der aktuellen Forschung auf diesem Gebiet angesehen, heißt es weiter. Hochfrequente Logikschaltungen, wie Inverterschaltungen und Oszillatoren mit geringem Stromverbrauch und schneller Reaktionszeit, seien die wesentlichen Bausteine für großflächige, stromsparende, flexible und druckbare Elektronik der Zukunft.

Die Arbeitsgruppe „Organische Bauelemente und Systeme“ (ODS) des Instituts für Angewandte Physik (IAP) der TU Dresden arbeitet an der Entwicklung neuartiger organischer Materialien und sogar an biokompatibler Elektronik und Optoelektronik. Die Steigerung der Leistungsfähigkeit organischer Schaltungen ist Fokus und Herausforderung ihrer Arbeit. Erst vor einigen Monaten habe die Doktorandin Erjuan Guo einen Durchbruch erzielt. Und zwar mit der Entwicklung von effizienten, druckbaren sowie einstellbaren, vertikalen organischen Transistoren (siehe Bild).

Aufbauend auf ihren bisherigen Erkenntnissen demonstrieren die Forschenden nun erstmals vertikale organische Transistoren (organic permeable base transistors, OPBTs), die in funktionale Schaltungen integriert sind. Es gelang auch der Nachweis, dass solche Bauelemente eine zuverlässige Performance haben, langzeitstabil sind sowie noch nie dagewesene Leistungsmaße besitzen.

Komplementäre Schaltungen leisten viel mehr

In der aktuellen Publikation fügte man der Technologie ein wichtiges Merkmal hinzu, indem komplementäre Schaltungen wie integrierte komplementäre Inverter und Ringoszillatoren demonstriert wurden. Mit solchen komplementären Schaltungen ließe sich die Leistungseffizienz und die Arbeitsgeschwindigkeit um mehr als eine Größenordnung verbessern. Das könnte möglicherweise das Tor öffnen, dass der organischen Elektronik den Weg in den Gigahertz-Bereich frei macht. Die Inverter und Ringoszillatoren seien wichtige Elemente für eine stromsparende, flexible Gigahertz-Elektronik, wie sie für die drahtlose Kommunikation benötigt werden. Die systeme erlauben nicht nur den Hochfrequenzbetrieb sondern könnten auch noch günstig integriert werden, heißt es abschließend von den IAP-Experten.

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