Elektronische Bauelemente auf Kunststoffbasis

Mit einem speziellen Tintenstrahldrucker stellen die Wissenschaftlichen Mitarbeiter Franziska Hain und Michael Gräf elektronische Bauelemente auf Kunststoffbasis her.

06.02.2013: Mit der Entwicklung von elektronischen Schaltungen aus Kunststoff beschäftigt sich eine Forschergruppe an der Technischen Hochschule Mittelhessen. Projektleiter ist Prof. Dr. Alexander Klös vom Kompetenzzentrum Nanotechnik und Photonik der TH. Kooperationspartner sind die Kronberger Braun GmbH und die spanische Universitat Rovira i Virgili. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Vorhaben mit 260.000 Euro.

Organische halbleitende Materialien erlauben die Herstellung elektronischer Bauelemente durch herkömmliche Druckverfahren. Die Technologie ist noch nicht marktfähig. Sie ist weit weniger leistungsfähig als die klassische Siliziumtechnologie, verspricht allerdings Vorteile auf bestimmten Anwendungsfeldern und ist deutlich kostengünstiger.

Klös will ein Verfahren entwickeln, mit dem spezielle Bauelemente, nämlich organische Feldeffekttransistoren (OFETs), hergestellt werden können. Dafür untersucht er zunächst, ob verschiedene Kunststoffe für die Fertigung elektronischer Schaltungen mit dem Tintenstrahlverfahren geeignet sind. Als mögliche Materialien für Elektroden können zum Beispiel silbergefüllte Tinten dienen.

Der nächste Schritt ist die Entwicklung mathematischer Modellgleichungen zur Beschreibung der Bauelemente in einer Schaltungssimulation. Für den Entwurf elektronischer Schaltungen ist es laut Klös von entscheidender Bedeutung, eine Simulation vorzuschalten, die geeignete Modelle der eingesetzten Komponenten verwendet.

Zur Überprüfung der Modellierungsansätze sollen eine Technologie zur Herstellung gedruckter elektronischer Schaltkreise entwickelt und Funktionsmuster gedruckt werden, die sich an konkreten Anwendungen des Industriepartners orientieren.
Klös, der am Gießener Fachbereich Elektro- und Informationstechnik lehrt, sieht das Forschungsprojekt als „ersten Schritt, der das prinzipielle Anwendungspotential organischer Feldeffekttransistoren demonstriert.“ Man könne dabei auch Erfahrungen in der Entwicklung sammeln. „Für eine Fortsetzung in eine Produktentwicklung muss dann zur Fertigung im industriellen Maßstab eine Übertragung der Konzepte auf Technologien möglicher Kooperationspartner erfolgen“, erläutert der Hochschullehrer.
Die „Plastikelektronik“ ist - so Klös - im Vergleich zur Siliziumelektronik um mehr als das Zehnfache kostengünstiger. In vielen Einsatzgebieten wie Chipkarten oder elektronischen Warenetiketten spiele die geringere Leistungsfähigkeit keine Rolle. Neue Möglichkeiten bieten organische Leuchtdioden (OLEDs) bei der Herstellung großflächiger Displays wie zum Beispiel Fernseher. Sie können auf flexible Folie gedruckt werden und dazu beitragen, dass die Zukunftsvision zusammenrollbarer Bildschirme Wirklichkeit wird.

Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von drei Jahren. Es wird im Rahmen der Förderlinie FHprofUnt unterstützt. Damit will der Bund den Wissens- und Technologietransfer zwischen Hochschulen und Unternehmen intensivieren.

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