Полупроводники — и наше мастерство из них, позволили нам разработать технологию, которая лежит в основе нашего современного общества. Эти устройства отвечают за широкий спектр электроники, включая монтажные платы, компьютерные чипы и датчики.
Электрическая проводимость полупроводников падает между этими утеплителями, как резина, и проводники, как медь. Путем легирования материалов с различными примесями, ученые могут контролировать полупроводник электрические свойства. Это то, что делает их настолько полезными в электронике.
Ученые и инженеры изучают новые типы полупроводников с привлекательными свойствами, которые могли бы привести к революционным инновациям. Один класс этих новых материалов является органическим полупроводникам (ого), которые на основе углерода, а не кремния. Ого легче и более гибким, чем их традиционные аналоги, свойства, которые поддаются всевозможные потенциальных применений, таких как гибкая электроника, например.
В 2014 году профессор Калифорнийского университета Санта-Барбары Тхук-нгюен и ее лаборатории впервые сообщила о допинг-ого с использованием кислот Льюиса для увеличения проводимости некоторых полупроводниковых полимеров; однако никто не знал, что это увеличение произошло до сих пор.
Благодаря совместным усилиям, Нгуен и ее коллажи можем разбирать этот механизм, и их неожиданное открытие обещает дать нам больше контроля над этими материалами. Работа была поддержана Министерством энергетики и полученные результаты опубликованы в журнале Nature материалы.
Исследователи в Санта-Барбаре совместно с международной командой из Университета Кентукки, университет Гумбольдта в Берлине и Университет Дунхуа в Шанхае. «Допинг механизм с использованием кислот Льюиса является уникальной и сложной, поэтому требует командных усилий», — пояснил Нгуен.
«Вот что эта статья Все о,» сказал ведущий автор Бретт Юраш, докторант в лаборатории Нгуен, «выяснение того, почему добавление этого химического вещества в органический полупроводник увеличивает его проводимость.»
«Люди думали, что это был только Льюис кислоты, действующие на органических полупроводниках», — пояснил он. «Но, оказывается, у вас не будет эффекта, если вода присутствует.»
Видимо, вода посредничает ключевой частью этого процесса. С кислотой Льюиса захватывает атом водорода из воды и передает его для OSC. Дополнительный положительный заряд, делает молекулы ФК нестабильная, так что электрон из соседней молекулы переносится для отмены оплаты. Это оставляет положительно заряженная «дырка», которая затем вносит вклад в проводимость материала.
«Тот факт, что вода оказывает никакой роли на всех был очень неожиданным», — сказал Юраш, ведущий автор бумаги.
Большинство этих реакций проводятся в контролируемых условиях. Например, эксперименты в Санта-Барбаре были проведены в сухих условиях в атмосфере азота. Там не должно быть никакой влажности в камере на всех. Однако, очевидно, что некоторые влаги приложила его в коробку с другими материалами. «Просто небольшое количество воды-это все, что потребовалось, чтобы этот допинг действует», — сказал Юраш.
Ученые, инженеры и техники должны иметь возможность контролируемо допинг полупроводника для того, чтобы быть практичным. «Мы полностью освоили кремния», — сказал он. «Мы можем дури в нем точную сумму, мы хотим, и она очень стабильна». Напротив, контролируемо допинг-ого был огромный вызов.
Льюиса кислоты-это на самом деле довольно стабильный примесей, и результаты команды применяются достаточно широко, дальше просто несколько полифункциональных кислот и их проверяли. Большинство ОСЦ допинг работе использовала молекулярных примесей, которые не легко растворяются во многих растворителях «кислотами Льюиса, с другой стороны, хорошо растворимые в обычных органических растворителях, дешево, и доступен в различных структурах», — пояснил Нгуен.
Понимание механизма работы должно позволить исследователям проектировать еще лучше активаторов. «Это, мы надеемся, станет плацдармом, с которого больше идей запуска», — сказал Юраш. В конечном счете, команда надеется, что эти выводы помогут подтолкнуть органических полупроводников к более широкой коммерческой реализации.
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!