Neue Fotochemikalien: Fotolithografische Strukturierung organischer Halbleiter

Die Strukturierung organischer Halbleiterschichten mittels Fotolithografie galt bislang als unmöglich. Doch neuartige Fotochemikalien könnten diesen Prozess und damit auch die Herstellung hochintegrierter Schaltungen aus organischen Halbleiterbauelementen möglich machen.

In den letzten Jahren haben organische Halbleiter den Weg in zahlreiche Elektronikanwendungen gefunden und zu technischen Innovationen geführt. Populäre Beispiele sind die OLED-Displays in Smartphone- und TV-Geräten, denen im Hinblick auf wichtige Displayeigenschaften wie Farbwiedergabe, Kontrast und Betrachtungswinkel ein höheres Potenzial als den schon länger etablierten Display-Technologien zugeschrieben wird.

Die Strukturierung der lichtemittierenden organischen Halbleiterschichten in diesen Displays erfolgt bislang auf Grundlage der FMM-Technik (Fine Metal Mask), bei der die Materialien im Vakuum durch sehr dünne ­Metallmasken mit gelaserten Öffnungen aufgedampft und minimale Strukturgrößen bis 50 µm erreicht werden. Eine noch feinere Strukturierung, wie sie im Bereich klassischer Halbleiter mit Hilfe der Fotolithografie erreicht wird, war bislang nicht möglich.

Der Grund dafür ist, dass organische Halbleiter und die Chemikalien der klassischen Fotolithografie nicht kompatibel zueinander sind. Das Inkompatibilitätsproblem besteht im Wesent­lichen darin, dass die organischen Halbleitermaterialien durch die Fotochemikalien gelöst oder chemisch verändert werden. Eine Materialalternative wurde erst kürzlich gefunden und basiert auf einer neuen Klasse von Lösungsmitteln, den sogenannten hochfluorierten Ethern.

Diese sind lipophob, hydrophob und bis auf wenige Ausnahmen nicht reaktiv oder lösend gegenüber orga­nischen Halbleitern. Sie wurden ursprünglich als umweltfreundliche Kühlmittel entwickelt und werden mittlerweile auch zur Herstellung neuartiger Fotochemikalien genutzt, die sich für die fotolithografische Strukturierung organischer Halbleiter eignen.