Materialien für Gedruckte Elektronik

In Abhängigkeit von ihrer chemischen Struktur können Kunststoffe elektrisch leitende, halbleitende oder isolierende Eigenschaften aufweisen. Die isolierende Qualität von organischen Materialien, insbesondere von Polymeren, ist seit langem auf dem Gebiet der Elektrotechnik beispielsweise als isolierende Umhüllung der Kabel im Einsatz. Seit den siebziger Jahren werden elektrisch leitende organische Materialien und halbleitende Polymere untersucht. Für die Verdienste in diesem Forschungsbereich wurde der Nobelpreis für Chemie im Jahre 2000 an Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid und Hideki Shirakawa ausgezeichnet.

 

Die elektronischen Eigenschaften von leitenden und halbleitenden Kunststoffen - auch funktionelle Polymere genannt - sind auf den ersten Blick erstaunlich. Diese sind von ihrer chemischen Struktur her abgeleitet, welche sogenannte "konjugierte Polymerhauptketten" enthalten, die aus einer streng alternierenden Abfolge von Einfach- und Doppelbindungen bestehen. Demzufolge besitzen diese Polymere ein delokalisiertes Elektronensystem, welches ihnen Halbleitereigenschaften gibt. Nach der chemischen Dotierung können sie sogar leitend sein.

 

Zusätzlich zu ihren leitenden oder halbleitenden Eigenschaften können diese Materialien - unter bestimmten Umständen - Licht emittieren und damit in organischen Leuchtdioden verwendet werden, so genannte OLEDs oder sie können Licht absorbieren und dieses in Energie umwandeln und somit in Organischer Photovoltaik verwendet werden, der sogenannten OPV. Darüber hinaus können sie als Sensoren oder organische Speicher verwendet werden. Schlussendlich kann man sagen, dass die Polymerelektronik umfassende Gebiete der Elektrotechnik eröffnen kann, die noch von siliziumbasierten Geräten dominiert wird.

 

Obwohl der allgemeine Begriff "Polymerelektronik" oft verwendet wird, sind die elektronischen Eigenschaften nicht auf Polymere beschränkt - was große Molekülketten bedeutet - sondern können auch "kleine Moleküle" schließen. Daher wird auch der allgemeinere Begriff "Organische Elektronik" verwendet. Vorteilhaft ist es jedoch, gelöste Basismaterialien zu verwenden, die in einem Druckprozess als elektronische Tinte eingesetzt werden können. Damit kann die gedruckte Elektronik realisiert werden und dieses Verfahren hat das Potential, die Produktion von Elektronik revolutionieren. Mit diesem Verfahren wird es möglich sein, niedrigpreisige Elektronik in einem kontinuierlichen Druckverfahren auf flexiblem Substrat herzustellen, der mehr oder weniger den Druckprozessen des Zeitungsdruckes ähnelt. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Anforderungen an die Druckqualität sehr hoch sind, beispielsweise bezüglich der Auflösung oder der Dicke der Schichten. Dies ist bedingt durch die Tatsache, dass es nicht nur von der optischen Qualität abhängt, sondern auch von der elektrischen Funktionalität.