Проблема органических проводников решена

Органические полупроводники нужны для светодиодов, транзисторов с полевым эффектом и фотогальванических ячеек.

Поскольку они могут печататься из раствора, то обеспечивают высокомасштабируемую, недорогую альтернативу устройствам на основе кремния. Однако постоянной проблемой оставалась неравная эффективность. Ученым было известно, что проблемы эффективности наблюдаются в доменных интерфейсах в пределах тонкопленочных органических полупроводников, но причина этого им не была известна. И вот теперь тайна, кажется, развеяна.

Химик Наоми Гинзберг из национальной лаборатории Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики США и Калифорнийского университета в Беркли возглавила команду, которая применила уникальную форму микроскопии для исследования доменных интерфейсов в особо высокопроизводительных органических полупроводниках под названием TIPS-пентацен. Ученые обнаружили беспорядочные нагромождения в произвольно ориентированных нанокристаллиты, которые становятся кинетически уловленными в интерфейсах во время отливки из раствора. Подобно мусору на шоссе, эти нанокристаллиты мешают потоку носителей зарядов.

«Если бы интерфейсы были опрятны и чисты, то они не оказали бы столь значительное влияние на эффективность, однако наличие нанокристаллитов снижает мобильность носителей зарядов», сказала Гинзберг. „Наша нанокристаллитная модель интерфейсов, совместимая с наблюдениями, обеспечивает критическую информацию, которая может использоваться для коррелирования методов обработки растворов для оптимальной производительности устройств“.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Communications.

Наоми Гинзберг с командой

Органические полупроводники основаны на способности углерода формировать большие молекулы, такие как бензол и пентацен, обладающие электрической проводимостью на уровне между изоляторами и металлами. Благодаря растворной обработке органические материалы можно преобразовывать в кристаллические пленки без дорогостоящего процесса высокотемпературного отжига, требуемого в случае с кремнием и другими неорганическими полупроводниками. Однако даже при том, что давно ясно, что кристаллические доменные интерфейсы в полупроводниковых органических тонких пленках важны для их производительности в устройствах, детальная информация относительно морфологии этих интерфейсов до сих пор отсутствовала.

«Доменные интерфейсы в органических тонкопленочных полупроводниках меньше предела дифракции скрыты от поверхностных методов исследования, таких как атомная силовая микроскопия, и их наномасштабная гетерогенность не типично разрешается с помощью рентгена», сказала Гинзберг. „Более того, кристаллический TIPS-пентацен, который мы исследовали, обладает виртуальной нулевой эмиссией, а это значит, что он не может исследоваться с фотолюминесцентной микроскопией“.

Гинзберг с коллегами решили проблемы с использованием микроскопии переходного поглощения — технологии, в которой фемтосекундный лазерный импульс возбуждает переходные состояния энергии, и датчики измеряют изменения спектра поглощения. Исследователи использовали обычный оптический микроскоп, который построили самостоятельно, и который позволил им сгенерировать фокусные объемы в тысячу раз меньше, чем обычно для микроскопии переходного поглощения. Также ученые развернули множество различных поляризаций света, которые позволили им изолировать сигналы интерфейса, не замеченные ранее в любой из смежных областей.

«Аппаратура, включая очень хорошие датчики, кропотливую коллекцию данных для подтверждения хороших соотношений сигнала к шуму, и способ, с использованием которого был проведен эксперимент и анализ, оказались критически важными для нашего успеха», заключила Гинзберг.

17.01.2015


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Journal of Experimental Child Psychology: Не спеши языком, торопись делом
Journal of Experimental Child Psychology: Не спеши языком, торопись делом
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса