»Polytronische Mikrosysteme« an der TU Berlin

Seit einigen Jahren versuchen Wissenschaftler, elektronische Systemfunktionen auf Kunststoffbasis zusammenzuführen: »Polytronik« heißt das Stichwort und steht für eine vorwiegend polymere Elektronik. Die TU Berlin und das Fraunhofer IZM bauen die Polytronik-Forschung jetzt weiter aus.

Verantwortlich dafür ist der neu berufene Professor Dr.-Ing. Karlheinz Bock, ein Experte für polytronische Systeme. Zusätzlich zu seiner Professur an der TU Berlin leitet er die Abteilung »Polytronische Systeme« des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM). Am Forschungsschwerpunkt für Mikroperipherik der TU Berlin entstehen derzeit eine Arbeitsgruppe und ein Labor für »Polytronische Mikrosysteme«.

Ziel der Forschungsarbeiten ist es, kostengünstige Bauelemente und Prozesse beispielsweise in (Bio-)Sensoren und Aktoren im polymeren Werkstoffverbund zu entwickeln. Die Forscherinnen und Forscher um Prof. Bock machen sich dabei weniger bekannte Eigenschaften von Kunststoffen zunutze. Dienten nämlich Polymermaterialien in der Elektronik lange Zeit vor allem als Isolatoren, so sind sie mittlerweile auch nutzbar als elektrische Leiter, die ähnliche Eigenschaften zeigen wie metallische Werkstoffe. Auch als Leuchtmaterial (OLED und Solarzellen) mit elektrolumineszenten, elektrophoretischen und photovoltaischen Eigenschaften oder für Transistoren mit halbleitenden Eigenschaften sind sie im Einsatz.

Neben diesen bereits in der Produktentwicklung angewandten Eigenschaften haben Kunststoffe viele weitere, etwa piezoelektrische, elektrochrome und ähnliche. Und nicht nur das: Mehrere von ihnen lassen sich in einem einzigen Bauelement kombinieren, was multifunktionale Bauelemente für Mikrosysteme in vielen Bereichen des täglichen Lebens ermöglicht.

Neue Handhabungstechniken für dünne Halbleiterbauelemente werden es in Zukunft auch erlauben, besonders dünne Schichten aus verschiedenen Halbleitermaterialien in einem multifunktionalen elektronischen System zu integrieren. So könnte die Kombination von wenigen Mikrometer dicken Schichten aus Silizium, Galliumarsenid, polymeren Funktionsmaterialien und elektrisch und optisch aktiven polymeren Halbleiterebenen extrem miniaturisierte Elektroniken ermöglichen. Diese dürften sich durch hohe Rechenleistung und Datenübertragungsraten oder auch durch viele verschiedene integrierte Funktionen – beispielsweise in Richtung opto-elektronischer integrierter Mikrosysteme – auszeichnen.