Adolf Bernds

Applicability of coating techniques for the production of organic field effect transistors

Polymer electronics circuits based on organic field effect transistors (OFETs) have the prospect of becoming low cost products. This relies mainly on the fact that the polymers are solution processable and thus can be treated with printing and coating techniques. We investigate the applicability of different coating techniques for those layers in the OFET which do not necessarily need to be patterned, i.e. the semiconductor and dielectric insulator. The results are given in respect of layer quality and transistor operation. The investigated methods are doctor blading and screen printing which have the potential for roll-to-roll processing. Both methods are compared to spin coating, which is well established but restricted to batch processing.

Organische Funktionsschichten in Polymerelektronik und Polymersolarzellen

Dunne Schichten aus organischen Funktionspolymeren spielen die dominierende Rolle in der Polymerelektronik wie z. B. in organischen Feldeffekttransistoren (OFETs) und in organischen Photovoltaik-Elementen. Die bekannten Vorteile dieser aus Losungen verarbeitbaren Materialien haben den Weg bereitet, dass diese nun auch in Applikationsfeldern willkommen sind, welche in der Vergangenheit ausschlieslich durch anorganische Halbleiter belegt wurden. Die polymeren Halbleiter weisen allerdings auch Leistungsgrenzen auf, wie relativ geringe Ladungstragerbeweglichkeit und noch nicht ausreichende Langzeitstabilitat. Das Ziel von FuE fur Polymerelektronik ist jedoch nicht, die bewahrten Materialien und Technologien der Elektronik zu ersetzen, sondern das Eroffnen von neuen Applikationsfeldern mit diesem neuen Zweig der low-cost/low-performance-Elektronik. n n n nVorgestellt werden neuere Ergebnisse von OFETs mit Poly(3-alkylthiophenen) als Halbleitermaterial und Poly(4-vinylphenol) als Gate-Dielektrikum. Experimente zur Erzeugung von Source-drain-Elektroden auf Basis von Polyanilin oder Baytron P durch Laserablation werden dargestellt. Auserdem werden Drucktechniken oder Lasermodifizierung zur Strukturierung von leitfahigen Polymeren benutzt. Die beschriebenen polymeren Dunnschichtsolarzellen verwenden fur die photoaktive Kernschicht einen Komposit aus Polyalkylthiophen, als lichtabsorbierendes und Ladungstrager-generierendes Halbleitermaterial, und Fullerenen bzw. Fullerenderivaten, verantwortlich fur den schnellen Ladungstransfer. Auch international ergaben Elektronendonator-Akzeptor-Zellen mit Fullerenderivaten die hochsten Wirkungsgrade mit etwa 3 %. n n n nOrganic functional layers in polymer electronics and polymer solar cells n n n nThin layers of organic functional polymers play the predominant role in polymer electronics like organic field effect transistors (OFETs) and in organic photovoltaic devices. The well-known advantages of these solution-processable materials opened the way for their welcoming now in application fields, which were fully occupied by inorganic semiconductors in the past. However, the polymer semiconductors show also some disadvantages, like a relatively low charge carrier mobility and a not yet sufficient long-term stability. However, fore the aim of R&D for polymer electronics is not the replace of well-tried electronic materials and technologies but the opening of new application fields for the new kind of low-cost /low-performance electronics. n n n nThe paper presents recent results of OFETs with thin layers from conjugated polymers like poly(3-alkylthiophenes), as active semiconducting material, and poly(4-vinylphenol) as gate dielectricum. Experiments concerning generation of source-drain electrodes based on polyaniline or Baytron P by laser ablation are represented. Additionally, printing techniques or laser modification are used for patterning of conducting polymers. The described polymer solar cells use for the photoactive layer a composite from polyalkylthiophenes, as light absorbing and charge generating polymer, and fullerene derivatives, responsible for fast electron transfer. Donator-acceptor cells containing substituted fullerenes give also internationally the best efficiency with η ≈ 3%.