Fotodioden, die empfindlich für infrarote Strahlung mit Wellenlängen über einem Mikrometer sind, eignen sich als sensible Sensoren für viele Messverfahren. Weil herkömmliche Fotodioden aus Silizium für Strahlung über der notwendige Wellenlänge nicht empfindlich sind, greift man heute auf erheblich teurere III/V-Halbleiter wie Gallium Arsenid zurück. Forscher der Universitäten Linz und Karlsruhe (TH) sowie von Siemens arbeiten nun an neuen organischen Photodioden, die auf Kunststoffen basieren und sich sehr preiswert herstellen lassen. Eine Lösung, die halbleitende Polymere und Fullerene enthält, welche die Rolle der Elektronendonatoren und -akzeptoren des Halbleiters übernehmen, wird auf ein Substrat aufgebracht. Die Kosten des neuen Verfahrens sind nahezu unabhängig von der Fläche, während der Preis kristalliner Dioden direkt von ihrer Größe abhängt.

Langlebig und effizient

Um die Detektionsmöglichkeiten organischer Fotodioden über die üblicherweise möglichen etwa 1 µm auszuweiten, nutzen die Forscher Quantenpunkte, die aus rund 50 Atomen bestehen. Der Empfindlichkeitsbereich wird von der charakteristischen Bandlückenenergie der Halbleiter bestimmt, die von der Anzahl der Atome und vom Durchmesser der Halbleiternanokristalle abhängt. Die Forscher können damit nun auch maßgeschneiderte Empfindlichkeitsbereiche einstellen. Durch die Einbettung von Quantenpunkte in organische Dioden erreichen sie eine Lebensdauer von mindestens einem Jahr und eine hohe Effizienz der Verwandlung von einfallendem Licht in elektrischen Strom.