Органические полупроводниковые материалы придут на смену кремнию

Полупроводниковые материалы органического происхождения придут на смену кремнию

Полупроводниковые материалы органического происхождения придут на смену кремнию.

Согласно исследованиям ученых из университета Бата, органические полупроводниковые материалы ожидают большие перспективы: от создания более эффективных LED-дисплеев до гибких солнечных батарей, которые менее затратными в производстве и энергопотреблении.

Полупроводники широко используются в различных устройствах на светодиодах, которые преобразуют электрический ток в свет, и фотогальванических элементах, которые поглощают световую энергию и преобразуют ее в электричество. Традиционно в таких устройствах используются неорганические полупроводники главным образом на основе кремния, и их производство довольно сложное и энергозатратное. Считается, что затраты на производство солнечных элементов из кремния окупаются только спустя год.

Несмотря на попытки ученых в течение последних трех десятилетий наладить массовое производство органических полупроводников, они все еще озадачены тем фактом, что этот тип полупроводников менее эффективно проводит электричество. Команде исследователей из университета Бата, Англия, совместно с учеными из Германии и Нидерландов, удалось найти способ по преодолению некоторых из существующих проблем, связанных с использованием органических полупроводников при производстве электроники.

По словам научного сотрудника университета доктора Даниэля Ди Нуззо, принимавшего участие в работе, затруднения при производстве традиционных полупроводниковых устройств связаны со сложностями при выращивании кристаллических материалов. Это очень энергозатратный процесс. Органические же полупроводники можно печатать с помощью принтера. ​​Например, полупроводниковые органические полимеры можно растворить и получить электронные чернила для печати на поверхность. Однако из-за неупорядоченности структуры органические полупроводники гораздо хуже, чем кремниевые, проводят электрический ток. Одним из способов улучшения электрических свойств органических полупроводников – допирование их с помощью агентов, несущих электрический заряд. Здесь ученые столкнулись с новой проблемой: необходимостью разработки техники эффективного допирования органических полупроводниковых полимеров, чтобы устройства на их основе работали с высокой производительностью.

Решение данной проблемы опубликованно в журнале Nature Communications: оказывается, что размер и геометрическое положение используемых допирующих молекул оказывает влияние на эффективность полупроводникового материала. Как пояснил доктор Энрико Да Комо, возглавлявший исследование, органический полимер состоит из цепочки блоков, которые смешивают с легирующими молекулами перед печатью на поверхность. Было обнаружено, что легирующие молекулы могут связываться с полимером в нескольких различных направлениях, некоторые из которых делают полупроводник более эффективным. Результаты показывают, что при использовании большего количества допинг-молекул число способов их связывания с полимером уменьшается, что делает эффективность полупроводника более консистентной.


Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter