Abo
  • IT-Karriere:

Halbleiter: Organische Elektronik zum Dahinschmelzen

US-Forscher haben einen ungewöhnlichen, organischen Halbleiter entwickelt. Er hält extremen Temperaturen stand und macht neuartige Sensoren möglich.

Ein Bericht von Dirk Eidemüller veröffentlicht am
Halbleiter aus organischem Material: Leichte Materialien sind wichtig für Luft- und Raumfahrt.
Halbleiter aus organischem Material: Leichte Materialien sind wichtig für Luft- und Raumfahrt. (Bild: John Underwood/Purdue University)

Viele Computernutzer haben es schon einmal erlebt, dass plötzlich der Bildschirm schwarz wird und die Kiste einfach ausgeht. Meist ist dafür Überhitzung verantwortlich: Entweder der Lüfter ist defekt, die Wirkung der Kühlpaste hat nachgelassen oder man hat es mit dem Übertakten ein bisschen weit getrieben. Temperatursensoren im Computer sorgen für eine Notabschaltung, bevor die Hitze zu bleibenden Schäden an der Elektronik führt. Aber auch die Sensoren selbst sind elektronische Geräte, die bei Überhitzung oder Unterkühlung funktionsuntüchtig werden können. Ein Forscherteam um Jianguo Mei von der Purdue University hat nun im Fachblatt Science ein neuartiges organisches Material vorgestellt, das sehr viel temperaturbeständiger ist als vergleichbare Stoffe.

Inhalt:
  1. Halbleiter: Organische Elektronik zum Dahinschmelzen
  2. Organische Halbleiter leiten schlechter bei niedrigen Temperaturen

Dazu mussten die Forscher zwei unterschiedliche Materialien kombinieren, einerseits einen Hochleistungshalbleiter und andererseits mit Polyvinylcarbazol (PVK) einen thermoplastischen Isolator mit hoher Temperaturfestigkeit. Die Kunst bestand nun darin, diese unterschiedlichen Stoffe so miteinander zu verbinden, dass die wünschenswerten Eigenschaften beider Stoffe erhalten blieben. Nach einer Reihe von Tests stellte sich heraus, dass eine Mischung aus ungefähr gleichen Teilen beider Stoffe die besten Ergebnisse erzielte.

Dabei lieferte der Isolator eine temperaturbeständige Matrix, in die sich die Moleküle des Halbleiters einfügten. Dieses neue Material blieb in Dünnschicht-Transistoren nicht nur bis hin zu 220 Grad Celsius funktionstüchtig, sondern änderte auch seine elektronischen Eigenschaften kaum im Vergleich zum Betrieb bei Raumtemperatur. Üblicherweise sind halbleitende Polymere nur bis zu rund 150 Grad Celsius stabil und verlieren bei höheren Temperaturen einen Großteil ihrer Leistungsfähigkeit.

Hitzeresistente Sensoren für Autos und Flugzeuge

Von Interesse sind derartige Materialien nicht nur für die Automobilindustrie - etwa als Sensoren für den Motor oder die Abgasmessung -, sondern vor allem für die Luft- und Raumfahrtbranche. Denn hier treten einerseits an vielen Stellen extreme Temperaturen auf: an den Triebwerken oder auch bei den Außensensoren von Flugzeugen, die mit den tiefen Minusgraden in großer Höhe zu tun haben. Satelliten und Raumsonden haben mit besonders großen Temperaturwechseln zu tun, je nachdem, welche Seite sie der ungefilterten Sonnenstrahlung zeigen oder ob sie etwa im Erdschatten oder weit draußen im Sonnensystem auf tiefe Temperaturen abkühlen.

Stellenmarkt
  1. Porsche Digital GmbH, Ludwigsburg
  2. Amprion GmbH, Pulheim-Brauweiler

Dabei erwies es sich als besondere Herausforderung, die beiden Substanzen auf gewünschte Weise reagieren zu lassen. "Diese beiden Stoffklassen tendieren leider meist dazu, sich nicht miteinander zu vermischen", sagt Aristide Gumyusenge, Erstautor der Veröffentlichung. "Es war eine ziemliche Herausforderung, die passende nanostrukturelle Koexistenz der beiden Materialien zu erhalten, ohne die elektronischen Eigenschaften der Legierung zu opfern." Die Forscher konnten diese Hürden durch molekulares Design und ausgeklügelte chemische Verfahren überwinden. Dadurch konnte der Halbleiter innerhalb der Isolator-Matrix ein durchgehendes Netzwerk bilden, so dass die Leitfähigkeit erhalten blieb.

Organische Halbleiter leiten schlechter bei niedrigen Temperaturen 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Anzeige
Spiele-Angebote
  1. 24,99€
  2. 39,99€
  3. 4,16€
  4. 4,99€

Aki-San 24. Jan 2019

Ich dachte dies sind News für Profis und ich habe noch nie im Leben einen Profi...

HabeHandy 23. Jan 2019

Diese wird es nie geben, denn bei Kamerasensoren ist nicht die Temperaturbeständigkeit...


Folgen Sie uns
       


Maxus EV80 Probe gefahren

Golem.de hat mit dem Maxus EV80 einen chinesischen Transporter mit europäischer DNA getestet.

Maxus EV80 Probe gefahren Video aufrufen
IT-Arbeit: Was fürs Auge
IT-Arbeit
Was fürs Auge

Notebook, Display und Smartphone sind für alle, die in der IT arbeiten, wichtige Werkzeuge. Damit man etwas mit ihnen anfangen kann, ist ein anderes Werkzeug mindestens genauso wichtig: die Augen. Wir geben Tipps, wie man auch als Freiberufler augenschonend arbeiten kann.
Von Björn König

  1. Verdeckte Leiharbeit Wenn die Firma IT-Spezialisten als Fremdpersonal einsetzt
  2. IT-Standorte Wie kann Leipzig Hypezig bleiben?
  3. IT-Fachkräftemangel Arbeit ohne Ende

Google Maps: Karten brauchen Menschen statt Maschinen
Google Maps
Karten brauchen Menschen statt Maschinen

Wenn Karten nicht mehr von Menschen, sondern allein von Maschinen erstellt werden, erfinden diese U-Bahn-Linien, Hochhäuser im Nationalpark und unmögliche Routen. Ein kurze Liste zu den Grenzen der Automatisierung.
Von Sebastian Grüner

  1. Kartendienst Google bringt AR-Navigation und Reiseinformationen in Maps
  2. Maps Duckduckgo mit Kartendienst von Apple
  3. Google Maps zeigt Bikesharing in Berlin, Hamburg, Wien und Zürich

Hyundai Kona Elektro: Der Ausdauerläufer
Hyundai Kona Elektro
Der Ausdauerläufer

Der Hyundai Kona Elektro begeistert mit Energieeffizienz, Genauigkeit bei der Reichweitenberechnung und umfangreicher technischer Ausstattung. Nur in Sachen Emotionalität und Temperament könnte er etwas nachlegen.
Ein Praxistest von Dirk Kunde

  1. Elektroauto Porsches Elektroauto Taycan im 24-Stunden-Dauertest
  2. Be emobil Berliner Ladesäulen auf Verbrauchsabrechnung umgestellt
  3. ACM City Miniauto soll als Kleintransporter und Mietwagen Furore machen

    •  /