Elektronische Komponenten aus Kunststoffen und anderen organischen Materialien sind, im Gegensatz zu Siliziumbauteilen, weich und flexibel – deswegen ruhen auf ihnen große Hoffnungen, was völlig neue, quasi intelligente medizinische Geräte und Implantate angeht. Damit man elektronische Komponenten jedoch in medizinische Geräte integrieren kann, müssen sie mit über 100 Grad Celsius heißem Wasserdampf sterilisiert werden – für die meisten halbleitenden Kunststoffe sind diese Bedingungen zu drastisch. Ein internationales Team um Takao Someya von der Universität Tokio jedoch hat jetzt einen flexiblen organischen Feldeffekttransistor (OFET) entwickelt, der auch eine medizinische Sterilisation übersteht.

Ein Feldeffekttransistor besteht aus einer Gate-Elektrode an der Basis, die durch eine elektrisch isolierende Schicht vom aktiven Halbleiter getrennt ist, der Emitter und Kollektor verbindet. Eine Spannung in der Gate-Elektrode lässt Strom durch den Halbleiter fließen. In einem OFET besteht die isolierende Schicht aus borstenartig von der Oberfläche abstehenden Kohlenwasserstoffketten, auf denen wiederum die hauchdünne Schicht des Halbleiters aufgebracht ist. Goldkontakte an der Halbleiterschicht dienen als Emitter und Kollektor.

Hitze kann einem solchen Bauteil auf verschiedene Arten schaden: Zum einen reagieren die meisten organischen Verbindungen bei höheren Temperaturen leichter mit Sauerstoff und werden so zerstört, zum anderen stören Veränderungen der dünnen Schichten die elektrischen Eigenschaften der organischen Komponenten. Das gilt für Spannungen an den Kontaktflächen zwischen verschiedenen Materialien genauso wie für Strukturübergänge im Halbleiter selbst, wie sie zum Beispiel in dem beliebten organischen Halbleiter Pentacen bei Temperaturen um 100 Grad Celsius auftreten.

Die Forscher verwendeten als Halbleiter eine 30 Nanometer dicke Schicht des aromatischen Moleküls DNTT (dinaphtho[2,3-b:2′,3′-f]-thieno[3,2-b]thiophen), die mit einer Spannung von zwei Volt an der Gate-Elektrode geschaltet wird. Den Transistorenaufbau verkapselten die Forscher in dem Kunststoff Parylen, um die Komponenten vor Wasser zu schützen. Anschließend erhitzten die Forscher die Elektronik auf Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius. Dabei stellten sie fest, dass das Bauteil für längere Zeit Temperaturen von über 120 Grad Celsius ausgesetzt werden kann, ohne seine elektrischen Eigenschaften zu verlieren. Die Forscher führen das darauf zurück, dass der DNTT-Film bereits aus diskreten Kristallkörnern besteht, so dass sich seine Struktur beim Erhitzen nur wenig ändert.