English China

Organische Halbleiter

Heiße Zeiten in organischen Halbleitern

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

Kohlenstofffverbindung C60 als als Modellsubstanz

Die Experimente hatten bereits gezeigt, dass die Ströme bei Selbsterwärmung enorm stiegen. Wenn die Berechnungen aber stimmten, musste es einen Punkt geben, ab dem trotz einer Steigerung der Stromstärke die Spannung zurückgeht – was der Intuition widerspricht. Das würde bedeuten, dass es zwei unterschiedliche stabile Stromstärke-Niveaus gäbe, die sich in einem kleinen Bereich der Spannung überschneiden – dort können sie von einem Niveau auf das andere umkippen. Durch diese Modell-Vorhersagen auf die richtige Spur gebracht, konnten die Physiker der TU Dresden ihre Experimente so anpassen, dass sie genau diesen Effekt für organische Halbleiter tatsächlich messen konnten.

Dabei wurden für die Kohlenstoffverbindung C60 die Abläufe im Bauteil zwischen zwei Punkten gemessen. Um den Effekt in seinem vollen Umfang zu erfassen, musste nicht nur ein Rückgang der Spannung gezeigt werden, sondern auch das Umschalten zwischen den zwei stabilen Stromstärke-Niveaus. Anhand der Modellrechnung war von vornherein klar, dass ein zerstörungsfreier Nachweis nur möglich ist, wenn das Bauteil gekühlt wird und durch einen Vorwiderstand geschützt wird. Damit war es den Physikern dann möglich, tatsächlich die Bistabilität des Bauelementes aufzuzeichnen. Bei den beiden Umschaltspannungen wechselte der Strom abrupt seine Stärke um einen Faktor 10.

Axel Fischer vom Institut für Angewandte Photophysik (IAPP) der TU Dresden erläutert: „Wir haben die Kohlenstoffverbindung C60 für unsere Messungen verwendet, weil diese sehr temperaturstabil ist. Damit können wir das Arrhenius-Gesetz in Reinkultur beobachten. Außerdem erreichen Schichten aus C60 bereits bei kleinen Spannungen sehr hohe Ströme, so dass die typischen Thermistoreffekte einfach nachgewiesen werden können.“

Mit dem erweiterten Verständnis der Selbsterwärmung in organischen Halbleitern können die Forscher organische Bauelemente nun so weiterentwickeln, dass sie die störenden Effekte minimieren, z.B. durch eine geometrisch andere Konstruktion der Wärmeableitung und der elektrischen Kontakte. So könnten dann großflächige Leuchtfolien in Zukunft gleichmäßiges Licht abstrahlen.

Originalpublikation: A. Fischer, P. Pahner, B. Lüssem, K. Leo, R. Scholz, T. Koprucki, K. Gärtner, and A. Glitzky: Self-Heating, Bistability, and Thermal Switching in Organic Semiconductors. Phys. Rev. Lett. 110, 126601 (2013)

(ID:39051840)