Neuartige OLED-Speichertechnologie

Wissenschaftler des Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) und des Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) haben eine neuartige Speichertechnologie entwickelt. Diese entstand aus der Kombination einer organischen Leuchtdiode (OLED) und eines Isolators. Dies ermöglicht, die gespeicherten Informationen sowohl optisch als auch elektrisch auszulesen. Ferner lassen sich die Informationen schrittweise hinzufügen. Die Kombination erlaubt die Abbildung mehrerer Speicherzustände in einem Bauelement.

Alles begann im Jahr 2015. Zwei Fachleute aus dem Fachgebiet der organischen Elektronik unterhalten sich während ihrer Fahrt zu einer Konferenz in Brasilien. So kommt es, dass Prof. Stefan Mannsfeld (Professur für Organische Bauelemente, cfaed / IAPP) seinem Kollegen Dr. Axel Fischer (Professur für Organische Halbleiter, IAPP) von seiner Idee erzählt, die er schon eine Weile mit sich herumträgt: 

Die Kombination organischer Leuchtdioden (OLED) mit einer Isolatorenschicht müsste aufgrund der spezifischen physikalischen Effekte der Materialien eine Speichereinheit ergeben, die sowohl mit Licht als auch mit elektrischen Signalen beschrieben und ausgelesen werden kann. Dies würde einer Zweckentfremdung der OLED-Technik entsprechen. Es stellte sich heraus, dass sich genau die richtigen Experten getroffen haben. Dr. Fischer konnte berichten, dass die entsprechenden Technologien und Erfahrungen am IAPP bereits vorhanden waren. Die wissenschaftliche Erforschung dieser Idee konnte deshalb bestens umgesetzt werden. Etwas später war mit Yichu Zheng am Lehrstuhl von Prof. Mannsfeld auch die passende Doktorandin gefunden, die sich diesem Thema widmen würde.

TUDresden_OLED_Speicher

Der pinMOS-Speicher ist ein organisches Halbleiterbauelement, welches aus einer OLED und eines Kondensators hervorgeht. Es hat Eigenschaften eines Memcapacitors, interagiert mit Licht und kann schrittweise geschrieben und gelöscht werden.

 

Dank Licht und Strom speichern und lesen 

Das Ergebnis liegt nun vor und wurde in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht. Als Resultat dieser Arbeiten liegt eine neue Art programmierbarer organischer kapazitiver Speicher, aus einer Kombination von OLED und einem MOS-Kondensator (MOS = Metalloxid-Halbleiter), vor. Die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der sogenannten «pinMOS» Speichereinheit, einem nicht flüchtigen Memcapacitor, ist hoch. Das Besondere daran ist, dass der pinMOS mehrere Zustände speichern kann, da Ladungen schrittweise hinzugefügt oder entfernt werden können. Zu einer weiteren attraktiven Eigenschaft zählt, dass der einfache diodenbasierte Speicher elektrisch und optisch sowohl beschrieben als auch ausgelesen werden kann. Die Lebensdauer hat aktuell mehr als 104 Schreib-Lese-Lösch-Zyklen erreicht. Die Speicherzustände können über 24 Stunden erhalten und unterschieden werden. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses pinMOS-Speicherprinzip vielversprechend ist als zuverlässiges kapazitives Speichermedium für künftige Anwendungen in elektronischen und photonischen Schaltungen wie in neuromorphen Computern oder visuellen Speichersystemen.

Der neuartige Speicher aus OLED und Isolator kann optisch oder elektrisch beschrieben und ausgelesen werden.

Bereits 1952 wurde erstmals ein Dioden-Kondensator-Speicher von Arthur W. Holt auf einer ACM-Konferenz in Kanada vorgestellt. Durch den Einsatz von organischen Halbleiten erfährt dieses Konzept nun ein Revival, da alle Funktionen einer diskreten Verbindung von Dioden und Kondensator in eine einzige Speicherzelle integriert werden können.

 

Paper-Titel: Introducing pinMOS Memory: A Novel, Nonvolatile Organic Memory Device
DOI: 10.1002/adfm.201907119
Autoren: Yichu Zheng, Axel Fischer, Michael Sawatzki, Duy Hai Doan, Matthias Liero, Annegret Glitzky, Sebastian Reineke, Stefan C. B. Mannsfeld
Medium: Advanced Functional Materials, veröffentlicht 07. November 2019

 


Über das cfaed

Das cfaed ist ein Forschungscluster der TU Dresden (TUD). Als interdisziplinäres Forschungszentrum für Perspektiven der Elektronik ist es als zentrale wissenschaftliche Einrichtung an der TUD angesiedelt, bindet jedoch neben der TU Chemnitz auch neun ausseruniversitäre Forschungsreinrichtungen in Sachsen als Kooperationsinstitute ein. Mit ihrer Vision möchten die Mitglieder des Clusters die Zukunft der Elektronik gestalten und revolutionär neue Applikationen initiieren, wie beispielsweise Elektronik, die keine Bootzeit benötigt, die fähig zur THz-Bildgebung ist, oder komplexe Biosensorik unterstützt. Mit diesen Innovationen werden Leistungssteigerungen und Anwendungen denkbar, die mit der Fortsetzung der heute üblichen, auf Siliziumchips basierenden Technologie nicht möglich wären. Um ihre Ziele zu erreichen, vereinen sich im cfaed der Erkenntnisdrang der Naturwissenschafter mit der Innovationskraft der Ingenieurwissenschafter.
ww.cfaed.tu-dresden.de

 

 

Veranstaltungshinweis

 

Es werde Licht – aber wie? (Blog)

Auf dem Weg zu druckbaren OLEDs, Reduktion auf eine Schicht realisiert (Artikel, bulletin.ch)

Schnappt sich das Licht bald ein zusätzliches Stück vom Kuchen der Wertschöpfungskette im Gebäude? (Blog)

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Quelle+Fotos: TU Dresden, Center for Advancing Electronics Dresden
Die Studie ist eine Kooperation von TU Dresden (Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials – IAPP; Center for Advancing Electronics Dresden – cfaed) und Weierstrass-Institut Berlin.
Headerbild: pixabay

 

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