Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert in den nächsten fünf Jahren mit 1,25 Millionen Euro das Reinhard-Koselleck-Projekt „Kristalline organische Dünnschicht-Bauelemente“ der Professur für Optoelektronik am Institut für Angewandte Physik der TU Dresden. Reinhard-Koselleck-Projekte zeichnen sich dadurch aus, dass sie es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit einem herausragenden wissenschaftlichen Lebenslauf ermöglichen, besonders innovative und somit im positiven Sinne sehr risikobehaftete Projekte durchzuführen.

Für seine bahnbrechenden Arbeiten an organischen Halbleitern wurde Prof. Karl Leo bereits mit mehreren hochdotierten Preisen, wie dem Leibniz-Preis, dem Deutschen Zukunftspreis oder zuletzt dem Europäischen Erfinderpreis ausgezeichnet. Nun wagt der Optoelektroniker ein völlig innovatives und nicht ganz risikofreies Projektvorhaben, welches die DFG als ein Reinhard-Koselleck-Projekt fördert.  Mit diesem Projekt möchte Leo gemeinsam mit einem interdisziplinären Team ein radikal neues Paradigma in die organische Elektronik einführen: Hoch geordnete organische Halbleiter werden auf verschiedenen Substraten als dicke Multischichten gewachsen, um den störenden Einfluss der Unordnung zu vermeiden und hoch leistungsfähige vertikale Bauelemente zu realisieren. Zu den wichtigsten Fragen gehört die Suche nach allgemeinen Regeln für solch geordnetes Wachstum, in Abhängigkeit von Substrateigenschaften, Wachstumsmethoden, Wachstumsbedingungen, Dotierung und Wahl der Moleküle. Die Eigenschaften der Filme werden mit verschiedenen strukturellen, spektroskopischen und elektrischen Methoden untersucht. Mit solch neuartigen, hoch geordneten Filmen könnten völlig neue und extrem leistungsfähige Bauelementkonzepte realisiert werden. „Insbesondere möchten wir vertikale organische Transistoren mit Grenzfrequenzen weit jenseits aktueller organischer Transistoren entwickeln. Weiterhin soll der erste organische Bipolartransistor realisiert werden, unter Ausnutzung der langen Diffusionslängen in hoch geordneten organischen Filmen. Auch einen elektrisch gepumpten organischen Mikrokavitäts-Laser wollen wir mit unserem Team entwickeln“, erklärt Leo das Vorhaben.

Das Risiko des Projekts liegt vor allem an den wenigen Studien, die bisher zu diesen hoch geordneten Filmen vorliegen. Es gibt zwar erste Beobachtungen zu hoch geordneten Schichten aus Rubren, aber es ist derzeit nicht bekannt, wie allgemein dieser Effekt ist und ob er sowohl in Bezug auf die Wahl der Moleküle, als auch bei der Wachstumsmethode übertragbar ist. Außerdem sind einige der elektrischen Bauelemente, wie der Bipolartransistor oder elektrisch gepumpte Laser bisher noch nie aus organischen Materialien gefertigt worden. Daher liegt hier eine besondere Ungewissheit, ob diese Anwendungen aufgrund der spezifischen Eigenschaften der Materialien überhaupt möglich sind. Außerdem ist das Projekt so komplex aufgebaut, dass es nur effizient durchgeführt werden kann, wenn Expertenteams aus unterschiedlichen Fachgebieten wie Chemie, Physik und Technik eng über einen langen Zeitraum zusammenarbeiten und das Projekt von der Wiege bis zum fertigen Produkt begleiten. Eine Erfolgsgarantie für das Vorhaben gibt es also nicht, aber Karl Leo hat in der Vergangenheit bereits mehrmals gezeigt, dass sich die anfänglich verrücktesten Ideen mit Fleiß, Ausdauer und einem exzellenten Team verwirklichen lassen.

Kontakt:
Prof. Karl Leo
Institut für Angewandte Physik
TU Dresden
karl.leo@tu-dresden.de