Organische Bauelemente und Systeme (ODS)
In der Arbeitsgruppe ODS entwickeln Physiker, Materialwissenschaftler und Ingenieure gemeinsam neuartige Konzepte für elektronische Bauelemente, die nicht nur Höchstleistungen bieten, sondern auch mechanisch flexibel und sogar biokompatibel sind. Auf Basis grundlegender Untersuchungen zu Wirkmechanismen des Ladungsträgertransports in organischen Halbleitern etablieren wir neue Bauteile wie vertikale Transistoren und integrieren sie in Schaltkreise, z.B zur drahtlosen Kommunikation. Wir erforschen neue Paradigmen für organische elektrochemische Transistoren und treiben damit die Entwicklung neuronaler Netzwerke für die künstliche Intelligenz voran.
Dünnfilm-Transistor für 4-Punkt-Messungen
Ladungsträgertransport in organischen Halbleitern: In der klassischen siliziumbasierten Elektronik sind die kontrollierte Dotierung und die Manipulation von Energieniveaus gut verstanden und in der Produktion etabliert. Um diese Technologien auf organische Halbleiter übertragen zu können, untersuchten wir die molekulare Dotierung und die Modifikation von Bandlücken und erforschten die physikalischen Grundlagen dieser Effekte. Derzeit gilt unser Augenmerk der Nutzung dieser Erkenntnisse zur Konstruktion energieeffizienterer optoelektronischer Bauelemente.
Rubrenekristalle: Wir untersuchen die elektronischen Transporteigenschaften von hochkristallinen organischen Halbleitern für die Anwendung in neuartigen funktionellen Bauteilen. Unsere Arbeit konzentriert sich auf das Wachstum, Dotieren und Prozessieren von Dünnschicht-Kristallen. Dabei benutzen wir Technologien, welche auch für industrielle Anwendungen relevant sein werden. Wir interessieren uns für die Physik von neuen Bauteil-Konzepten auf Basis dieser organischen Dünnschicht-Kristalle.
Vertikale organische Trioden auf flexiblem PEN-Substrat.
Vertikale organische Transistoren: In herkömmlichen horizontalen organischen Dünnfilmtransistoren ist der Ladungsträgertransport zu niedrig, um Transistoren für Hauptanwendungen mit hoher elektronischer Leistung, wie Display-Ansteuerung oder drahtlose Kommunikation herzustellen.
integrierter vertikaler organischer Dünnfilmtransistor in einer Konfiguration für Hochfrequenzmessungen.
In der ODS-Gruppe entwickelten wir neueartige vertikale Dünnfilm-Transistoren and Dünnfilm-Trioden die auf Grund ihrer vertikalen Architektur mit bis zu 100 MHz operieren können. Damit übertreffen sie andere organische Transistoren deutlich und können sogar mit anorganischen Bauelementen konkurrieren. Die revolutionäre Bauteilstruktur ermöglicht völlig neue Anwendungen, wie z.B. Einzelbauteile mit integrierten logischen Funktionen durch eine doppelte Gate-Elektrode.
Flexible und biokompatible Drucksensoren zur Messung des Innenohrdrucks.
Biokompatible Drucksensoren: In Zusammenarbeit mit dem ERCD (UKD) entwickeln wir biokompatible Drucksensoren zur Messung des Mittelohrdruckes auf direktem Wege. Bisher ist eine solche Messung entweder nur indirekt möglich oder mit zusätzlichen Operationen verbunden, welche mit dem neuen Verfahren in Zukunft vermieden werden können. Die Verwendung eines elastischen Polymers erlaubt die kapazitive Druckmessung im Bereich von +/- 70 mbar. Dabei integrieren wir winzige Spulen in unseren Bauelementen, um eine drahtlose Kommunikation mittels RFID zu ermöglichen.
Elektrochemische Transistoren für neuronale Netze: Organische elektrochemische Transistoren (OECTs) werden dank ihrer Biokompatibilität und Operation in elektrolytischer Umgebung als Next-Generation-Bioelektronik gehandelt. OECTs wurden bereits für künstliche Synapsen, Biosensoren und als steuerbare Systeme zur Medikamentenfreisetzung verwendet. In unserer Gruppe gehen wir einen Schritt weiter. Wir wachsen dendritische Netzwerke aus OECTs und benutzen diese für maschinelles Lernen. Damit wollen wir implantierbare und biocompatible Computerplattformen schaffen, die die Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten in Echtzeit untersuchen und prozessieren kann. Die zufällige Anordnung von Halbleiterfasern können mittels "reservoir computing", einem Ansatz des maschinellen Lernens, zukünftig künstliche Intelligenz (KI) Aufgaben on-chip übernehmen. Das könnte ein potentieller Durchbruch in Medizin und im Gesundheitssystem darstellen.
A network of organic semiconductor material grown via electropolymerisation. The network resembles the structure of a neurons as shown on the left.
Wir sind immer auf der Suche nach motivierten Studierenden (Bachelor und Master), Promotionsstudent*innen und Postdocs. Bei Interesse kontaktieren Sie bitte Hans Kleemann.
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© Kai Schmidt/IAP
Dr. Hans Kleemann
Arbeitsgruppe ODS (Organic Devices and Structures)
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