Hochfrequenz-Modellierung und -Charakterisierung gedruckter organischer kristalliner Transistoren

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Mannsfeld; Professor Dr.-Ing. Michael Schröter, seit 10/2017
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273176511

Aus Anwendungssicht werden organische Bauelemente aufgrund der geringen Ladungsträgerbeweglichkeit und den damit verbundenen niedriger Transitfrequenzen oftmals als zu langsam für drahtlose Kommunikationstechnik erachtet. Auf der anderen Seite ermöglichen organische Materialien aber eine Herstellung auf flexiblen Substraten zu moderaten Kosten. Kürzlich errungene Fortschritte in der Herstellung einkristalliner Schichten führten zu sehr hohen Ladungsträgerbeweglichkeiten. Dies wird für sorgfältig entworfene Transistorarchitekturen zu höheren Transitfrequenzen führen, die die Anforderungen für die drahtlose Kommunikationstechnik erfüllen. Zusätzlich könnten durch Ausnutzung nicht-quasi-statischer Effekte in Transistoren die Arbeitsfrequenzen der Schaltungen im zwei- bis dreistelligen MHz und sogar im GHz Bereich liegen. Mit den fortschreitenden Verbesserungen im Bereich der organischen Elektronik in den vergangenen Jahren wird eine geeignete Unterstützung durch Modellierung über die quasi-statische Approximation hinaus daher immer wichtiger. Das Projekt verfolgt als Ziel, Bauelementmodelle für organische einkristalline Dünnschichtfilme zu entwickeln und zur Verfügung zu stellen, die die Optimierung der Bauelemente als auch den Schaltungsentwurf für Hochfrequenzanwendungen auch unter Berücksichtigung nicht-quasi-statische ermöglichen. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Modellentwicklung und experimentellen Studien sichert zum einen, dass die Modelle verifiziert und kalibriert werden können und zum anderen, dass auch experimentell die Funktion der Hochfrequenztransistoren und -Schaltungen nachgewiesen wird.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1796: High Frequency Flexible Bendable Electronics for Wireless Communication Systems (FFLexCom)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Johann-Wolfgang Bartha
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Martin Claus, bis 10/2017