المؤلف جون سوليفان (معهد برينستون لمكتب الاتصالات التكنولوجية)
جمعت لين شين (ورقة المؤلف الأول)
وقد فتح هذا الاكتشاف من قبل فريق دولي من جامعة برينستون، معهد جورجيا للتكنولوجيا و همبولدت ونيفرزيتات برلين الباب أمام استخدام أكثر انتشارا من الالكترونيات العضوية التكنولوجيا الفائقة.
وركزت الدراسة على أشباه الموصلات العضوية التي نشرت في عدد 13 نوفمبر من مجلة "مواد الطبيعة"، لأن قيمة هذه المواد في تطبيقات التكنولوجيا الناشئة، مثل الالكترونيات مرنة، تحويل الطاقة الشمسية وكذلك الهواتف الذكية و شاشة ملونة عالية الجودة من التلفزيون، وهو ببساطة مساعدة كبيرة في إطلاق الثنائيات العضوية التي ينبعث منها ضوء التي تنبعث منها طاقات الفوتون عالية، مثل الضوء الأخضر والأزرق.
"جهاز أشباه الموصلات العضوية هي مادة مثالية لجعل مرنة الطاقة المنخفضة، وعملية درجة حرارة منخفضة، وقال برينستون الهندسة الإلكترونية الدكتوراه طالب شين لين، وهو أيضا مؤلف الأول من الدراسة." العيب الرئيسي هو أن هناك نسبيا ضعف الموصلية الكهربائية، والتي في بعض التطبيقات يؤدي إلى أجهزة مزعجة وغير فعالة، ونحن نبحث عن طرق جديدة لتحسين الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات العضوية.
أشباه الموصلات، شائعة مثل السيليكون، هو حجر الزاوية في الإلكترونيات الحديثة لمهندسين للسيطرة التيار باستخدام خصائص فريدة من نوعها. وفي العديد من التطبيقات، ويستخدم الجهاز أشباه الموصلات مثل الحوسبة ومعالجة الإشارات، والتبديل. كما أنها تستخدم في الجهاز لتوفير الطاقة ، مثل الثنائيات الباعثة للضوء، وأجهزة تحويل الطاقة، مثل الخلايا الشمسية.
المنشطات هي طبيعة الأكثر أهمية في هذه الوظائف، الرجوع إلى أشباه الموصلات تعديل بإضافة كميات صغيرة من المواد الكيميائية الأخرى أو التركيب الكيميائي من الشوائب. كم عدد الباحثين إلى أن نسبيا تعديلها بحرية عن طريق تحديد الإلكترونات من نوع أشباه الموصلات وكمية من إشابة هيكل الفرقة والخواص الكهربائية.
في مقالهم، والباحثين يصف طريقة جديدة ليعزز كثيرا من أشباه الموصلات العضوية (بدلا من جزيئات الكربون التي تتألف من ذرات السيليكون) من مادة موصلة المنشطات هو يستخدم مركب يحتوي على الروثينيوم كعامل مختزل وبعبارة أخرى، هو عرض عملية المنشطات في جزء من أشباه الموصلات العضوية الإلكترون الإضافي. هذه الالكترونات إضافية هي المفتاح لتعزيز التوصيل من أشباه الموصلات. هذا المركب ينتمي إلى ضعت حديثا مواد إشابة الفلزية العضوية ديمر. وغيرها من قوي مختلف الاختزال، هذه مواد إشابة معرضة للهواء مستقرة، ومرة واحدة في مذيب جنبا إلى جنب مع أشباه الموصلات الآخرين أو تشكيل الفيلم يصبح قويا رد فعل الجهات المانحة الإلكترون.
يهيمن سيث ماردر وستيفن بارلو من معهد جورجيا للتكنولوجيا في تطوير هذا إشابة الجديد وقال المركبات المحتوية على الروثينيوم مثل "فائقة إشابة الحد". وقالوا انه ليس من غير المألوف، ليس فقط في إعطاء أنه يجمع بين والقدرة الإلكترونية مستقرة في الهواء، ولكنها تعمل من الصعب أن مخدر قبل فئة من أشباه الموصلات العضوية. ووجد الباحثون برينستون أن هذا النوع الجديد من التوصيل تحسين المئات من هذه مواد إشابة أشباه الموصلات يمكن مرات.
مثل هذا المجمع التي تحتوي على الروثينيوم هو ديمر، وهذا هو، وهو يتألف من جزيئين متطابقة، أو أحادية، ويربطها به الرابطة الكيميائية تشكيلها. ونظرا إلى المجمع قبل قال مستقرة نسبيا، فإنه من الصعب عندما تضاف إلى تلك أشباه الموصلات مخدر، فإنه لا يتفاعل بشكل عفوي ولكن لا يزال في حالة توازن. هذا يثير مشكلة من أجل تعزيز الموصلية من أشباه الموصلات، وأشباه الموصلات التي تتطلب رد فعل الروثينيوم ديمر انقسمت بعد ذلك الى قسمين واحد الجسم.
وقال لين شين يسعون أساليب مختلفة لفصل هذه الروثينيوم ديمر من أجل تفعيل إشابة. في نهاية المطاف، وقال انه وبرتولد اجنر، زيارة من مجموعة من الخريجين نوربرت جامعة هومبولت كوخ، وجدت في أعمال نظام مركب خفيف القرائن. اضاءة لهم أشعة فوق البنفسجية من النظام، لأن أشباه الموصلات فوق البنفسجية جزيئات متحمس ويمكن بعد ذلك توجيه التفاعل الكلي يبدأ. لذلك، في ضوء هذا ديمر يمكن مخدر وأشباه الموصلات undoped من الصعب على انتاج آلاف أو حتى مليون مرة أكثر كهربائيا ترقية موصل.
بعد ذلك، أجرى الباحثون ملاحظة مثيرة للاهتمام.
"مرة واحدة في ضوء توقف، والناس قد يعتقدون أنها ببساطة سوف يحدث رد فعل عكسي، مما أدى إلى تعزيز الموصلية ثم تختفي، وقال ماردر، 'ولكن في الواقع ليس كذلك."
ووجد الباحثون يمكن الحفاظ على الروثينيوم عنصر في صناعة أشباه الموصلات في العزلة وذلك لتعزيز الموصلية لا تختفي، حتى لو كانت مبادئ الديناميكا الحرارية بحيث تكون هذه الجزيئات تميل إلى العودة إلى هيكل ديمر الأصلي.
أنطوان كان والهندسة والعلوم التطبيقية ستيفن C. Macaleer '63 أستاذ قاد الفريق بأكمله. وقال مخدر جزيئات أشباه الموصلات في توزيع موقف لغز توفر إجابة ممكنة. أنها تفترض مونومر في أشباه الموصلات ضمن متناثرة، مما يجعل من الصعب للعودة إلى التصميم الأصلي ومن ثم إعادة تجميعها إلى dimers. وقال إنه بسبب إعادة الهيكلة المطلوبة مونومر يجب أن يكون الاتجاه الصحيح، ولكن في هذا النظام المختلط، مونومر دائما منحرف. لذلك، وحتى الديناميكا الحرارية مونومر قادرة على إعادة هيكلة، ولكن هذا لن يحدث قريبا على أكثر من مونومر.
"والسؤال هو لماذا هذه أحادية عدم إعادة دخلت حالة من التوازن، وقال خان،" والجواب هو ان انهم محبوسون في الديناميكا الحرارية ".
في الواقع، مخدر هؤلاء الباحثين أشباه الموصلات للمراقبة المستمرة منذ اكثر من ذلك، تبين أنه ليس هناك سوى انخفاض طفيف في التوصيل. وفي الوقت نفسه، وعلى ضوء الصمام الثنائي الباعث للفي إعداد هذه المواد، وجدوا أن يصدر جهاز المنشطات ولا يزال يتم تنشيط الضوء، وتم تصنيع هذه الأجهزة في شراكة مع باري راند، أستاذ مساعد في قسم برينستون للهندسة الكهربائية وفي مركز أنجلينجر للطاقة والبيئة.
وقال "كل نظام خطوة تفعيل الضوء، سوف تنتج المزيد من الضوء على زيادة تفعيل حتى تفعيل كامل" مادر كان جورجيا الطاقة (جورجيا مجموعة الطاقة) كفاءة الطاقة أستاذ كرسي بقسم الكيمياء وأستاذ الجامعة ". فقط هذه نتيجة جديدة ومثيرة للدهشة. "
ومن بين المؤلفين الآخرين طلاب الدراسات العليا في جامعة برينستون كيونغ مين لي، ومايكل أ. فوسيلا، وتشانغ فنغيو، وجورجيا تيك كارتيكاي مدجيل.
وقدمت المؤسسة الوطنية للعلوم ووزارة الطاقة الأمريكية دعما جزئيا للدراسة.
برينستون أنطوان كان المجموعة مقدمة: التركيز على الأجهزة رقيقة فيلم الإلكترونية في الأجهزة الإلكترونية والكيميائية والخواص الكهربائية للمصالح بحوث المواد الرغم من أنه موجه لمختلف المواد أشباه الموصلات (مادة البسيطة والمركبة) يتركز حاليا على تطبيق الالكترونيات العضوية والجزيئية العضوية جزيئات صغيرة وأشباه الموصلات البوليمر، المعادن وأكاسيد المعادن، وعازل، وخاصة لمعالجة المواد واجهة الاهتمام، من أجل تحسين ضوء الصمام الثنائي العضوي، ترانزستور تأثير المجال، والخلايا الضوئية وأجهزة رقيقة العضوية يتم تطبيق آخر مقياس الالكترونية مرونة الأداء. إمكانية جزيء توليفها مركبات جديدة غير محدودة تقريبا الكيميائية، مع البساطة لم يسبق لها مثيل من خلال عمليات التبخر فراغ أو الطباعة أو حل ترسب على مجموعة متنوعة من ركائز، بحيث أشباه الموصلات العضوية بالمقارنة مع مواد أشباه الموصلات الأخرى المزايا الرئيسية، و هناك احتمالات لا تعد ولا تحصى للابتكار في هيكل الجهاز.
http://www.ee.princeton.edu/research/kahn/
المنشطات والاتجاهات ذات الصلة نشرت مؤخرا (جزئيا)
ضرب الحد الديناميكا الحرارية مع تنشيط تنشيط المنشطات في أشباه الموصلات العضوية، شين لين، برتولد ويجنر، كيونغ مين لي، مايكل أ. فوسيلا، فنغيو تشانغ، كارتيكاي مدجيل، باري P. راند، ستيفن بارلو، سيث R. ماردر، نوربرت كوخ وأنطوان Kahn.Nat. الأم. دوي: 10.1038 / NMAT5027 (2017)
التحقيق في عالية الإلكترون أفينيتيومولكولار دوبانت F6-تنق للمواد ثقب النقل، فنغيو تشانغ أندانتين كاهن. حال. وظي. الأم. 1703780 (2017)
اقتران النوافذ الشمسية شبه الأشعة فوق البنفسجية للنوافذ الكهرومغناطيسية الشمسية للإدارة الذكية للطيف الشمسي نيكولاس C. ديفي و ميلدا سيزن و جيا غاو و شين لين و أمي ليو و أنطوان كان و يوه-لين لو و ناتشر إنيرجي و 2 و 17104 (2017)
المورفولوجية ضبط الطاقة الشمسية إنسينغليت الانشطار الخلايا الشمسية العضوية، يونهوي L. لين، مايكل A. فوسيلا، أوليغ V.Kozlov، شين لين، أنطوان كان، مكسيم S. بشينيتشنيكوف، وباري P. راند، أدف. مات.، 26، 6489 (2016)
تأثير تركيز ضعيف على توزيع ثغرات الدول في أشباه الموصلات الجزيئية، شين لين، جيفري E.Purdum، سواغات ك. موهاباترا، ستيفن بارلو، سيث R. ماردر، يويه لين لو و أنتوين كان، تشيم. حصيرة. 28، 2677 (2016)
التجريب التجريبي للواجهات ذات الصلة بالالكترونيات العضوية، غابرييل مان، جيمس إندريس، شين لين أند أنتين كاهن، في وسك مرجع على الإلكترونيات العضوية، جان لوك برداس أندث R. ماردر، إدتس.، وورد سسينتيفيك، تشابت. 6، p. 159-191