FWF - Dünnfilmtransistoren - Organische Dünnfilmtransistorenen als chemische Sensoren

Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuartiger organischer Dünnfilmtransistoren (OTFTs), die zur Beeinflussung ihrer elektronischen Eigenschaften eine zusätzliche funktionalisierte Dünnschicht zwischen dem Gate-Dielektrikum und der aktiven Schicht enthalten. Insbesondere werden wir uns auf chemisch reaktive Zwischenschichten konzentrieren, die für Sensoranwendungen geeignet sind und die Gegenwart des Analyten in eine Änderung der Kennlinien (insbesondere der Einsatzspannung) des Transistors übertragen. Dies erlaubt die Realisierung neuartiger chemischer oder photochemischer Sensoren b.z.w. Dosimeter. In ersten Voruntersuchungen mit kovalent gebundenen silanbasierten Zwischenschichten wurde bereits eine Verschiebung der Einsatzspannung der Transistoren um 70 V unter NH3 Gas beobachtet. Die Hauptaufgabe des Projekts stellt die Realisierung OTFT basierender Sensoren dar. Um die physikalischen und chemischen Details der involvierten Prozesse aufzuklären, werden allerdings auch eine Vielzahl analytischer Techniken angewendet werden: Diese umfassen eine detailierte elektrische Charakterisierung der Bauelemente und zahlreiche oberflächensensitive Techniken um Schichtdicken, Strukturen und Morphologien sowie chemische Zusammensetzungen der verscheidenen dünnen Filme zu bestimmen. Zusätlich werden auch quantenmechanische Berechnungen an Modellsystemen durchgeführt werden. Die eingesetzten Zwischenschichten bestehen aus: (i) kovalent gebundenen funktionalen Molekülen mit geeigneten Dockinggruppen zur Verankerung am Gate-Dielektrikum, und chemisch reaktiven oder photosensitiven Endgruppen; fürr derartige Zwischenschichten konnten wir in den vergangenen Monaten schon umfassendes Know-how aufbauen (ii) Aufgeschleuderte Polymere als zusätzliche Isolaterschichten mit gleichartigen funktionalen Sensorgruppen. Letztere sollen entweder direkt durch unsere Partner während der Synthese oder später über Oberflächenreaktionen direkt auf der Dünnschicht eingebaut werden. (iii) Langmuir-Blodgett Mono- und Multischichten mit ähnlichen Sensorgruppen. Der Vorteil liegt hier bei der besseren Ordnung im Film und der Möglichkeit kontrolliert Mehrschichtsysteme aufzubauen. Als reaktive funktionelle Gruppen werden Dockinggruppen für Analyten (z.B., Sulfonchloride, Kronenether and unprotische Basen) oder photoisomerisier- oder spaltbare Einheiten verwendet. Das vorliegende Projekt bildet eine Brücke zwischen den beiden großen Forschungsclustern in Österreich, die sich mit organischen Halbleitern beschäftigen: ISOTEC im Rahmen der Nanotechnologieinitiative mit dem Schwerpunkt auf Sensorik, sowie der NFN "Interace Controlled and Functionalized Organic Films". Durch die thematische Positionierung des beantragten Projektes zwischen diesen beiden Clustern (i.e., auf auf "interface control" basierende Sensoren) sind enorme Synergieffekte zu erwarten, die sowohl den beiden Clustern, wie auch dem aktuellen Projekt zugute kommen werden.