Nanopartikel aus dem Drucker

Gedruckte Bauelemente kommen überall dort zur Anwendung, wo großflächige elektronische Bauteile benötigt werden: Ob für Touchsensorik oder für Solarzellen, für Dioden, Speicherelemente und Anzeigesysteme sowie Antennen und Batterien – die Anwendungsmöglichkeiten von gedruckter Elektronik sind groß.

Stand der Technik

Gedruckte Elektronik wird mit Standarddruckverfahren hergestellt, wie Tintenstrahldruck oder Rolle-zu-Rolle-Druck. Anstelle der Druckfarben werden meist organische elektronische Funktionsmaterialien verdruckt. Organische Materialien bringen jedoch einige Nachteile mit sich: Die elektronischen Leistungsdaten sind schwach und die Stabilität unzureichend.

Technologie

Um diese Einschränkungen zu überwinden, verfolgen Wissenschaftler des Instituts für Nanotechnologie (INT) am KIT neue Konzepte zur Steuerung (Gating) von Transistoren. Ziel ist es, neue Materialien und elektronische Komponenten zu entwickeln, sowie deren Funktionalität und Stabilität zu bestimmen. Für den neuen Druckprozess werden anorganische Nanomaterialien verwendet, insbesondere halbleitende Oxide. Oxide haben sehr gute elektronische Eigenschaften und können in einem Druckmodus realisiert werden. Für ihre Forschungen nutzen die KIT-Wissenschaftler einen Feldeffekttransistor (FET) als elektronisches Bauelement. FET weisen drei Elektroden auf: die Source als Quelle für die Ladungsträger, die Drain als Abflusselektrode und das Gate als Steuerelektrode. Im Aufbau des KIT schließen die Elektroden eine Schicht aus Nanopartikeln ein. In das poröse Partikelnetzwerk wird ein Elektrolyt eingegeben, damit sich dieser in alle Poren verteilen kann. Der Widerstand und damit der Strom der Drain-Source-Strecke werden durch die Spannung zwischen Gate und Source und das dadurch entstehende elektrische Feld gesteuert.

Vorteile

Vorteile der druckbaren Elektronik aus nanokristallinen funktionellen Partikeln sind die hohe theoretische Beweglichkeit der Ladungsträger sowie die Stabilität der Materialien.

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