Vertikale organische Transistoren (OPBT) Organische Transistoren für den Gigahertz-Bereich

Redakteur: Peter Königsreuther

Forschende in Dresden haben erstmals vertikale organische Transistoren in funktionale Schaltungen integriert. Sogenannte OPBTs verbessern die Effizienz und die Arbeitsgeschwindigkeit um mehr als eine Größenordnung. Das könnte der organischen Elektronik den Weg in den Gigahertz-Bereich öffnen.

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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 Transistortechnik vor, die bei niedriger Spannung arbeiten kann. Sie verfügt auch über einstellbare Invertereigenschaften und hat eine Abfall- und Anstiegszeit von jeweils unter 10 ns, 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 Leistungsfähigkeit 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 Schaltungen, 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 an biokompatibler Elektronik und Optoelektronik. Die Steigerung der Leistungsfähigkeit organischer Schaltungen ist Fokus und Herausforderung ihrer Arbeit.

Erst vor einigen Monaten hat die Doktorandin Erjuan Guo einen Durchbruch erzielt. Und zwar mit der Entwicklung von effizienten, druckbaren sowie einstellbaren, vertikalen organischen Transistoren (Bild).

OPBT: Erstmals in Schaltungen integriert

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 Leistung bieten, langzeitstabil sind sowie noch nie dagewesene Leistungsmaße besitzen.

In der aktuellen Publikation fügte man der Technologie ein wichtiges Merkmal hinzu, indem komplementäre Schaltungen wie integrierte komplementäre Inverter und Ringoszillatoren demonstriert wurden.

OPBT: Komplementäre Schaltungen steigern Effizienz und Geschwindigkeit

Mit solchen komplementären Schaltungen ließe sich die Effizienz und die Arbeitsgeschwindigkeit um mehr als eine Größenordnung verbessern. Das könnte möglicherweise das Tor öffnen, das der organischen Elektronik den Weg in den Gigahertz-Bereich frei macht.

Die Inverter und Ringoszillatoren sind 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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