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. 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 |
Хайтек
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний | |
Ученые из Университета Падерборна примени... |
Физики впервые услышали звуки "схлопывания" тепла в сверхтекучей жидкости | |
В большинстве материалов тепло предпочитает ра... |
Nature Communications: Ученые придумали, как защитить золотые катализаторы | |
Впервые исследователи, в том числе и... |
Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов | |
Используя простой метод solvent sieve, исследо... |
Создан новый сверхпроводник из иридия, циркония и платины с хиральной структурой | |
Исследователи из Токийского университета ... |
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет | |
Исследователи из Токийского университета ... |
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути | |
Исследователи из Принстона применили спле... |
Создано доступное и экологичное решение для плоских дисплеев и носимой техники | |
Исследовательская группа под руководством... |
Разработан экологичный способ производства проводящих чернил для электроники | |
Исследователи из Университета Линчепинга,... |
AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей | |
С появлением таких новых отраслей, как ис... |
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 | |
В основе глобальной интернет-связи лежит оптич... |
Создан новый держатель образцов для измерения температур в сверхмалом диапазоне | |
Группа специалистов из Helmholtz-Zentrum ... |
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения | |
Мемристорные устройства представляют собой кат... |
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников | |
Замещающее легирование чужеродными элементами ... |
eLight: Разработан подход для создания сверхчувствительных сенсоров | |
Датчики — важнейшие инструменты для... |
Монополи фазы Берри применили для создания высокотемпературных спинтроников | |
Спинтроники — это электронные ... |
Создан новый подход для разработки новых оптических устройств для биомедицины | |
Интегрированные сети распределения, обработки ... |
LAM: Создано устройство, способное произвести революцию в использовании света | |
Жидкокристаллические, или ЖК, фазовые мод... |
Physical Review C: Ученые заложили базу для изучения неуловимых тетранейтронов | |
Тетранейтрон — неуловимое атомное я... |
Квантовые точки помогут создать уникальные CMOS-датчики для бытовой электроники | |
Невидимый для наших глаз, коротковолновый... |