Gedruckte Elektronik Leistungsfähige organische Schaltungen kostengünstiger herstellen

Synchroner Druck verschiedener Tinten mit Aerol Jet Druck (links oben). Dadurch lassen sich sowohl Silber- als auch Polymerschichten präzise abscheiden (rechts oben), was die preisgünstige Herstellung von CMOS Chips ermöglicht.

Bisher entstehen leistungsfähige organische Schaltungen durch Vakuumdeposition, was preislich nur schwer mit der Siliziumelektronik konkurrieren kann. Als günstige Alternative setzt die Forschung auf Druckprozesse, die aber bisher nicht die erforderliche Leistung erzielten. Das soll das Projekt »PiXOS« der Universität Köln nun ändern.

Im Institut für Physikalische Chemie der Universität Köln ist PiXOS mit dem Ziel gestartet, leistungsfähigere organische Schaltungen kostengünstiger herzustellen. Durch die Kombination eines neuen Schichtwachstumsverfahren (PEDOT-initiated crosslinking, PIX) mit einer flexiblen, schnellen und effizienten Druckmethode, dem Aerosol Jet sollen künfitg effiziente organische Bauteile kostengünstig bei hohem Durchsatz herstellbar sein. 

Bisher findet sich organische Elektronik zum Großteil in kleinen Displays und teuren Designerlampen. Damit sich die Technik auch bei Smart Labels und Schaltungen rentiert und amortisiert, muss die Leistungsfähigkeit höher und der Stückpreis niedriger werden. 
 
Genau an dieser Stelle setzt PiXOS an. Ist dieser Weg erfolgreich, würde das die preiswerte Herstellung von organischen Schaltungen, zum Beispiel für Smart Labels, ermöglichen. Das könnte die Logistikbranche revolutionieren, da es dadurch möglich wäre, einzelne Produkte preiswert zu kennzeichnen und auf ihrem Weg aus der Produktion zum Abnehmer elektronisch zu verfolgen. »Der Erfolg dieses Projekts könnte deutschen Unternehmen auf dem neuen Gebiet der organischen Schaltungen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen und so auf lange Sicht neue Produkte und Arbeitsplätze schaffen«, so ein Sprecher des Instituts für Physikalische Chemie der Universität Köln. 

Um logische Schaltungen herzustellen, benötigt man bekanntlich CMOS-Bauteile, die auf einem Chip p- und n-Transistoren vereinen. Um diese auf organischer Basis gedruckt herzustellen, benötigt man ein Verfahren, dass sowohl hochviskose Silbertinte als auch niederviskose organische Polymere drucken kann. Der Aerosol Jet Druck erlaubt es, Materialien mit stark unterschiedlichen Viskositäten aufzutragen. Um die notwendige Leistungsfähigkeit und Gleichmäßigkeit der aufgetragenen Schichten zu erreichen, wird es mit dem PEDOT-initiated crosslinking Verfahren kombiniert. Dieses erlaubt es, konstante Schichtdicken unabhängig vom Oberflächenprofil des Substrats aufzutragen. Der resultierende Gesamtprozess sollte somit in der Lage sein, preiswert und großflächig leistungsfähige Elektronik herzustellen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt PiXOS mit 360.000 Euro.