Schwerpunkte

Organische Elektronik

OLED als Magnetometer

18. Juni 2012, 12:00 Uhr   |  Jens Würtenberg

Ein Magnetometer aus organischen Materialien nutzt Elektronen zur Bestimmung des Magnetfeldes und ist in der Empfindlichkeit mit Sensoren vergleichbar, die nach dem Prinzip der magnetischen Resonanz arbeiten. Die neuen Sensoren arbeiten in einem weiten Temperaturbereich, bestimmen magnetische Felder in einem großen Bereich und bieten eine hohe Absolutempfindlichkeit.

Eine neue Methode zur Bestimmung von Magnetfeldern mittels organischen LEDs (OLEDs) hat Prof. Dr. John Lupton vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Regensburg in Kooperation mit Wissenschaftlern der University of Utah und der University of Sydney entwickelt. Zwar sind die Magnetsensoren aus organischen Materialien seit einigen Jahren im Fokus der anwendungsorientierten Forschung, insbesondere deshalb, weil sie sich die in Dünnschichttechnologie kostengünstig herstellen lassen. Aber bei den bisherigen Sensoren war der Messbereich auf etwa 30 mT eingeschränkt. Zudem erforderten thermische Fluktuationen und Instabiltäten des Materials eine laufende Kalibrierung der Sensoren.

Die Forschungsgruppen kombinierten bei der Entwicklung des neuen Sensors die Vorteile der in Dünnschichttechnologie gefertigten elektronischen Bauelemente aus organischen Materialien mit denen traditionellen Magnetometern nach dem Prinzip der magnetischen Resonanz (MRM - magnetic resonace magnetometers). Bei der Untersuchen des spinabhängigen Zerfalls so genannter Polaronen in Exzitonen in organischen Dioden aus dem organischen Halbleiter MEH-PPV zeigte sich, dass dieser Übergang die Leitfähigkeit des Materials maßgeblich bestimmt. Es konnte dann gezeigt werden, dass sich magnetische Resonanz mit den Elektronen oder Löchern in der Diode auf einfache Weise durch eine Messung der fließenden Stroms nachweisen lässt.

Das organische Magnetometer besteht aus einer Dioden-Struktur aus organischem Material, die über zwei Streifenleitungen angebracht ist. Die Streifenleitungen werden für die resonante Anregung mit HF und für die Modulation des magnetischen Feldes benötigt. Elektronen und Löcher werden von beiden Seiten in die Dioden-Struktur injiziert, die dort, in Abhängigkeit von ihrer Spinpolarisation, rekombinieren. Die Anregungsfrequenz für die Resonanzmessung liegt zwischen 50 und 200 MHz; sind die Resonanzbedingungen erfüllt, dann macht sich dies in einer Abnahme des Diodenstrom deutlich bemerkbar.

Ein Bericht über die Entwicklung wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Auf Facebook teilenAuf Twitter teilenAuf Linkedin teilenVia Mail teilen