FLEXIBELE ELEKTRONICA STAP DICHTERBIJ MET ORGANISCH PENTACEEN

Onderzoekers van het IBM laboratorium in Yorktown Heights zijn er in geslaagd dunne kristallijne films te groeien van een organische halfgeleider. Met een speciale techniek wisten ze bovendien de groei van deze kristallen in beeld te brengen. Daaruit bleek dat ze op een zelfde manier (laag voor laag) worden opgebouwd als dat gebeurt bij anorganische materialen. De dunne kristallen zijn met afmetingen van 0,1 mm bijna honderd keer groter dan wat tot nu toe mogelijk was. Dat is groot genoeg voor de fabricage van complete elektronische componenten (Nature, 2 augustus).

De afgelopen jaren is uit tal van experimenten gebleken dat het mogelijk is om op basis van organische moleculen elektronische componenten te maken. Vorig jaar nog werd de Nobelprijs voor de Chemie toegekend aan drie pioniers op dit gebied. Met organische elektronica wordt het bijvoorbeeld mogelijk flexibele beeldschermen te maken. Om die echter op grote schaal te kunnen fabriceren is het noodzakelijk dat er goedkope technieken worden ontwikkeld om dunne, kristallijne lagen te maken van organische halfgeleiders. In dat geval komen hun elektrische eigenschappen het best tot hun recht wat overigens ook geldt voor de klassieke (anorganische) halfgeleiders als silicium. De methoden die daarvoor in de chipsindustrie ter beschikking staan, zijn echter niet toepasbaar op een groot molecuul als pentaceen, misschien wel de meest veelbelovende organische halfgeleider.

Pentaceen is een stabiel molecuul dat bestaat uit vijf aan elkaar geknoopte benzeenringen. Hoewel het molecuul vlak is, en dus in principe bij uitstek geschikt zou moeten zijn om in kristallen te worden gerangschikt, blijkt dat in de praktijk tegen te vallen. De IBM-onderzoekers vermoedden dat dat kwam doordat de moleculen sterk binden aan de ondergrond en daardoor zozeer van vorm veranderen dat ze niet meer goed op elkaar passen. Daarom bedekten ze een oppervlak eerst met een dunne laag van een ander, veel kleiner organisch molecuul: cyclohexeen. Door de aanwezigheid van deze afschermende laag, konden de pentaceenmoleculen veel gemakkelijker en ook zonder veel afwijkingen worden gestapeld.

De kristallen waren zo groot dat het mogelijk is chips te maken waarvan elke afzonderlijke transistor bestaat uit een volmaakt kristal. Verdere verbetering is mogelijk door de moleculen chemisch te veranderen. Ook een beter elektrisch contact tussen deze organische componenten onderling en met de buitenwereld is gewenst.