Stabile, hochleitfähige polymerische Tinte für fortschrittliche flexible Elektronik

Elektrisch leitfähige Polymere haben die Entwicklung flexibler und leichter elektronischer Komponenten wie organischer Biosensoren, Solarzellen, Leuchtdioden, Transistoren und Batterien ermöglicht. Die elektrischen Eigenschaften der leitfähigen Polymere können durch eine als „Dotierung“ bekannte Methode abgestimmt werden. Dabei werden verschiedene Dotiermoleküle dem Polymer zugesetzt, um seine Eigenschaften zu ändern. Abhängig vom Dotierstoff kann das dotierte Polymer Elektrizität durch Bewegung entweder negativ geladener Elektronen (ein n-Typ-Leiter) oder positiv geladener Löcher (ein p-Typ-Leiter) leiten.

Status Quo: PEDOT:PSS als p-Typ-Standard

Heute ist der am häufigsten verwendete leitfähige Polymer der p-Typ-Leiter PEDOT:PSS. Er hat mehrere überzeugende Merkmale wie hohe elektrische Leitfähigkeit, exzellente Umgebungsstabilität und vor allem kommerzielle Verfügbarkeit als wässrige Dispersion. Viele elektronische Geräte erfordern jedoch eine Kombination aus p-Typ und n-Typ, um zu funktionieren. Derzeit gibt es kein n-Typ-Äquivalent zu PEDOT:PSS.

Durchbruch: BBL:PEI als n-Typ-Tinte

Forschern ist nun die Entwicklung einer leitfähigen n-Typ-Polymer-Tinte gelungen, die in Luft und bei hohen Temperaturen stabil ist. Die neue Polymerformulierung heißt BBL:PEI. Die Kombination von PEDOT:PSS und BBL:PEI eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung stabiler und effizienter elektronischer Schaltungen.

Das neue n-Typ-Material liegt in Form von Tinte mit Ethanol als Lösungsmittel vor. Die Tinte kann durch einfaches Aufsprühen der Lösung auf eine Oberfläche aufgebracht werden, was die Herstellung organischer elektronischer Geräte einfacher und günstiger macht. Zudem ist die Tinte umweltfreundlicher als viele andere n-Typ-organische Leiter, die derzeit in Entwicklung sind und schädliche Lösungsmittel enthalten.

Großskalige Produktion ist machbar; es bleibt jedoch Arbeit, die Tinte an verschiedene Technologien anzupassen.