Elektronische Bauelemente für Biomedizin Organische Dünnschichttransistoren

Im Labor der Arbeitsgruppe steht unter anderem ein Wafer-Prober für die Funktionsprüfung von Schaltungen auf flexiblen Substraten zur Verfügung.
Im Labor der Arbeitsgruppe steht unter anderem ein Wafer-Prober für die Funktionsprüfung von Schaltungen auf flexiblen Substraten zur Verfügung.

Kann die Siliziumtechnologie ersetzt werden? Das zumindest versuchen Forscher für den Bereich der Biomedizin herauszufinden.

Ziel des Forschungsteams (von der Universität Freiburg, der Technischen Hochschule Mittelhessen und des Max-Planck-Instituts) ist die Optimierung organischer Dünnschichttransistoren, die in der Biomedizin eingesetzt werden und dort die Siliziumtechnologie ersetzen sollen. Die Forscher konzentrieren sich auf neuronale Schnittstellen, mit denen eine unmittelbare Verbindung zwischen menschlichem Gehirn und einem Computer möglich ist. Ein Anwendungsbeispiel ist das Cochlea-Implantat. Das ist eine elektronische Hörprothese, die die Funktion des Innenohres ersetzen kann. Weitere Einsatzmöglichkeiten liegen etwa in Einweg-EKG-Systemen oder Schweißsensoren.

Biegsam aber zu langsam

Vorteile organischer Transistoren, die als Trägersubstanz Kunststoffe nutzen, sind ihre Biegsamkeit und die vergleichsweise geringen Herstellungskosten. Die Technologie ist allerdings aktuell noch zu langsam, sie ermöglicht keine Funkübertragung. Ihr Einsatz ist dadurch limitiert, dass sie nicht sehr langlebig ist.

Bei der Optimierung der Technologie gehen die Partner arbeitsteilig vor. Die Universität Freiburg übernimmt den Schaltungsentwurf, die THM entwickelt Modelle zur Schaltungssimulation, und das Max-Planck-Institut ist für die Fertigung zuständig.

Die Aufgabe seiner Arbeitsgruppe im Forschungsverbund erläutert Prof. Dr. Alexander Klös vom Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonikso: »Komplexe mikroelektronische Systeme erfordern im Entwurfsprozess umfangreiche Simulationen. Hierbei kommen sogenannte Kompaktmodelle zum Einsatz, die das elektrische Verhalten einzelner Bauelemente beschreiben und in Netzwerksimulatoren eine Analyse auch komplexer Schaltungen in vertretbarer Rechenzeit ermöglichen. Die Ergebnisse der Simulationen nutzen wir für die Optimierung des Herstellungsprozesses.«

Die DFG fördert das Vorhaben im Rahmen ihres Schwerpunktprogramms »Flexible biegsame Hochfrequenzelektronik für drahtlose Kommunikationssysteme«. Es ist eins von 17 Projekten, die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Materialien für die Herstellung mechanisch flexibler Elektronik untersuchen.