Ein Forschungsteam der Philipps-Universität Marburg und des Max-Planck-Instituts für Festkörperphysik in Stuttgart hat nachgewiesen, dass Oberflächenfehler an den Grenzflächen organischer Transistoren den Stromtransport deutlich stärker beeinflussen als bislang angenommen. Im Mittelpunkt der im Fachmagazin „Advanced Materials“ veröffentlichten Studie steht die gezielte Behandlung der Grenzfläche zwischen Isolator und organischem Halbleiter. Transistoren, bei denen die üblichen Hydroxylgruppen auf der Isolator-Oberfläche entfernt wurden, zeigten sowohl für Elektronen als auch für Löcher bessere Transporteigenschaften. Bisher war man davon ausgegangen, dass vor allem der Elektronentransport durch solche Oberflächenfehler, sogenannte Fallenzustände, beeinträchtigt wird. Die aktuellen Ergebnisse belegen jedoch, dass auch der Löchertransport erheblich darunter leidet.
Die Forscher untersuchten die organischen Bauelemente unter Hochvakuum und bei unterschiedlichen Temperaturen, um störende Einflüsse durch Luftfeuchtigkeit oder Sauerstoff auszuschließen. So konnten sie erstmals präzise zeigen, wie Fallenzustände die Leistung organischer Transistoren beeinflussen. Die Studie legt nahe, dass nicht nur die chemische Zusammensetzung der Halbleitermaterialien, sondern vor allem die Sauberkeit und gezielte Passivierung der Grenzflächen entscheidend für die Funktionstüchtigkeit organischer Elektronik ist.
Die neuen Erkenntnisse könnten die Entwicklung leistungsfähigerer und zuverlässigerer organischer Transistoren vorantreiben, etwa für flexible Displays, Sensoren oder tragbare Elektronik. Künftig sollen die Ergebnisse dazu beitragen, Herstellungsprozesse gezielt zu optimieren und die Grenzflächen organischer Bauelemente weiter zu verbessern.
Originalpublikation:
Yurii Radiev et al, Advanced Materials (2025) DOI: 10.1002/adma.202505631
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202505631
