Biegsame Elektronik

Flexibles Elektronik-Bauteil für Cochlea-Implantate

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Im Labor der Arbeitsgruppe steht unter anderem ein Wafer-Prober für die Funktionsprüfung von Schaltungen auf flexiblen Substraten (Bild: Technische Hochschule Mittelhessen THM)
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Forscher entwickeln organische Dünnschichttransistoren – also flexible Elektronik –, die sich für flexible biomedizinische Systeme eignen. Sie könnten die nicht so biegsame Siliziumtechnologie ersetzen – wie sie bisher zum Beispiel in Cochlea-Implantaten verwendet wird.

Um das Optimieren spezieller organischer Transistoren geht es im neuen Forschungsprojekt „Entwicklung organischer Dünnschichttransistoren für flexible biomedizinische Systeme“. Dabei konzentrieren sich die beteiligten Forscher auf neuronale Schnittstellen, mit denen eine unmittelbare Verbindung zwischen menschlichem Gehirn und einem Computer möglich ist. Ein Anwendungsbeispiel ist das Cochlea-Implantat, eine elektronische Hörprothese, die die Funktion des Innenohres ersetzen kann. Weitere Einsatzmöglichkeiten liegen etwa in Einweg-EKG-Systemen oder Schweißsensoren.

Biegsame Elektronik

Die Vorteile solch organischer Transistoren, die als Trägersubstanz Kunststoffe nutzen, sind ihre Biegsamkeit und die vergleichsweise geringen Herstellungskosten. Diese Form der biegsamen Elektronik ist allerdings aktuell noch zu langsam, sie ermöglicht keine Funkübertragung. Ihr Einsatz ist dadurch limitiert, dass sie nicht sehr langlebig ist.

Bei der Optimierung der Technologie gehen die Kooperationspartner des Projekts arbeitsteilig vor:

  • das Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg übernimmt den Schaltungsentwurf,
  • das Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonik der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) in Gießen entwickelt Modelle zur Schaltungssimulation, und
  • das Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart ist für die Fertigung zuständig.

Durch Simulation Herstellung optimieren

Die Aufgabe seiner Arbeitsgruppe im Forschungsverbund erläutert Prof. Alexander Klös von der THM so: „Komplexe mikroelektronische Systeme erfordern im Entwurfsprozess umfangreiche Simulationen.“ Hierbei kommen so genannte Kompaktmodelle zum Einsatz, die das elektrische Verhalten einzelner Bauelemente beschreiben und in Netzwerksimulatoren eine Analyse auch komplexer Schaltungen in vertretbarer Rechenzeit ermöglichen. „Die Ergebnisse der Simulationen nutzen wir für die Optimierung des Herstellungsprozesses.“

Kontakt:
Technische Hochschule Mittelhessen THM
Wiesenstraße 14
35390 Gießen
www.th-mittelhessen.de

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