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Organische Halbleiter

Heiße Zeiten in organischen Halbleitern

| Redakteur: Marc Platthaus

Organische Leuchtdioden sind flächige Strahler, die hauchdünn auch auf flexiblen Substraten aufgetragen werden können. Insbesondere bei sehr hohen Helligkeiten können dann Inhomogenitäten unter Selbsterwärmung auftreten.
Organische Leuchtdioden sind flächige Strahler, die hauchdünn auch auf flexiblen Substraten aufgetragen werden können. Insbesondere bei sehr hohen Helligkeiten können dann Inhomogenitäten unter Selbsterwärmung auftreten. (Bild: IAPP)

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Organische Halbleiter erreichen mittlerweile schon so hohe Leistungen, dass sie in kleinen Geräten wie Mobiltelefonen zum Einsatz kommen. Bei größeren Geräten heizen sich die organischen Bauelemente jedoch so unkontrolliert auf, dass sie zusammenbrechen oder ungleichmäßig Strom leiten. Physiker der TU Dresden und Mathematiker des Weierstraß-Instiut für Analytische Analysis und Stochastik haben nun die typischen Rückkopplungseffekte gemeinsam analysiert.

Berlin – Als die Displays bei Mobiltelefonen immer größer wurden, musste man zunächst immer genau von vorn auf das Gerät schauen, um etwas erkennen zu können – die klassischen LEDs strahlten nur in eine Richtung. Bei einem modernen Smartphone mit organischen LEDs im Display gibt es dieses Problem nicht mehr: Das Licht strahlt in alle Richtungen, und auch aus einem schrägen Blickwinkel ist alles gut zu erkennen.

Auch großflächige organische LEDs gibt es schon, sie ermöglichen ganz neue Formen der Beleuchtung von Räumen. Doch wenn der Stromfluss zu stark wird, treten plötzlich Inhomogenitäten in der Helligkeit auf, die Fläche erscheint fleckig. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Solarenergie: Mit organischen Solarzellen lassen sich Folien herstellen, die kleine Mengen Strom produzieren können, zum Beispiel für unterwegs als „Energy to go“.

Rückkopplungsschleife: Bauteile heizen sich immer mehr auf

Für organische Bauteile gilt das Arrhenius-Gesetz: Die elektrische Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur stark zu, sodass der Strom durch das Bauteil entsprechend ansteigt und das Material erwärmt. So entsteht eine Rückkopplungsschleife, in der das Bauteil immer weiter aufgeheizt wird – Experimente enden dann häufig damit, dass das Bauteil zerstört wird. Bislang waren solche Effekte nur bei inorganischen Halbleitern bekannt. Bauelemente, die so stark auf Temperaturen reagieren, dass Rückkopplungen entstehen können, werden Thermistoren genannt. Insbesondere bei Leistungselektronik werden gezielt Thermistoren eingesetzt. Inzwischen erreichen organische Halbleiter aber ebenfalls den Bereich der Selbsterwärmung.

Das Prinzip ist eigentlich schon lange bekannt, allerdings war noch niemandem aufgefallen, dass es auch in der organischen Elektronik gilt. Dr. Thomas Koprucki vom WIAS sagt: „Wir merkten, dass organische Halbleiter doch prädestiniert für elektro-thermische Rückkopplungseffekte sein sollten. Das hatte bisher noch niemand gesehen. Damit konnten wir das Augenmerk unserer Dresdener Kollegen bei den Messungen genau auf die richtige Stelle lenken.“

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