Wie die Bremsen, die Autos anhalten, gibt es eine molekulare Bremse, die das Verrutschen von Halbleiterketten verhindern und so die Entwicklung bahnbrechenderer Geräte ermöglichen kann. Kürzlich hat ein gemeinsames Forschungsteam unter der Leitung von Professor Kilwon Cho und den Doktoranden Seung Hyun Kim und Sein Chung vom Department of Chemical Engineering der POSTECH sowie Professor Boseok Kang vom Department of Nano Engineering der Sungkyunkwan University (SKKU) eine Technologie für entwickelt Hochleistungshalbleiter aus organischen Polymeren, die sowohl Dehnbarkeit als auch elektrische Funktionalität aufweisen. Diese Studie wurde kürzlich auf der Innenseite der Rückseite von vorgestellt Fortschrittliche Funktionsmaterialien.
Damit Halbleiter in verschiedenen flexiblen Geräten wie flexiblen Displays und an der Haut anbringbaren medizinischen Geräten Anwendung finden, ist es notwendig, dehnbare Materialien anstelle starrer Materialien zu verwenden. Allerdings kann die beim Strecken von Halbleitern ausgeübte Kraft bis zu zehnmal größer sein als beim einfachen Biegen, was zum Zusammenbruch der Halbleiterschichten und einer Verschlechterung ihrer elektrischen Leistung führt. Forscher haben eifrig nach Methoden gesucht, um die Leistungsfähigkeit von Halbleitern auch bei Verformung aufrechtzuerhalten, doch eine endgültige Lösung für diese Herausforderung ist noch nicht gefunden.
Dem Forschungsteam gelang es, einen flexiblen molekularen Photovernetzer zu entwickeln1 mit azidreaktiven Gruppen an beiden Enden. Bei Einwirkung von ultraviolettem Licht bildet dieser Photovernetzer mit dem Polymerhalbleiter eine Netzwerkstruktur und wirkt als Bremse, die ein Verrutschen auch unter Streckbedingungen verhindert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Halbleitermaterialien, bei denen sich Polymerketten verflechten und bei Dehnung irreversibel verrutschen und brechen, sorgt diese „Bremse“ dafür, dass die Polymerketten ihre Dehnbarkeit und Leistung behalten, ohne dass es zu einem Verrutschen kommt.
Mit diesem Ansatz gelang es dem Forscherteam, bis zu 96 Prozent der elektrischen Leistung des Polymerhalbleiters zu bewahren, selbst wenn dieser auf 80 Prozent gedehnt wurde. Darüber hinaus zeigte der Halbleiter im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitern eine deutlich verbesserte Dehnbarkeit und Haltbarkeit, was die Wirksamkeit der entwickelten Technologie deutlich zeigt.
Professor Kilwon Cho erklärte: „Durch die Einbindung von Azid-Photovernetzern in die Filme ist es uns gelungen, die hervorragenden elektrischen Eigenschaften von Polymerhalbleitern für organische Dünnschichttransistoren auch bei erheblicher mechanischer Verformung zu bewahren. Dieser einfache Ansatz verbessert die Dehnbarkeit und UV-Strukturierbarkeit organischer Materialien erheblich.“ Halbleiterpolymere, was es für Branchen, die eine großflächige Produktion und Fotolithografie für die Entwicklung flexibler Elektronik der nächsten Generation benötigen, äußerst wertvoll macht.“
Diese Studie wurde mit Unterstützung des Mid-Career Researcher Program der National Research Foundation of Korea und des Strategic Reinforcement of International Cooperation Network des koreanischen Ministeriums für Wissenschaft und IKT durchgeführt.
