Auteur John Sullivan (Bureau des communications de l'Institut de technologie de Princeton)
Compilé Lin Xin (premier auteur de papier)
La découverte par une équipe internationale de l'Université de Princeton, du Georgia Institute of Technology et de Humboldt-Universität Berlin a ouvert la porte à une utilisation plus répandue de l'électronique organique de pointe.
La recherche, centrée sur les semi-conducteurs organiques, a été publiée dans le numéro du 13 novembre de Nature Materials, qui a pris de l'importance pour son utilisation dans les technologies émergentes telles que l'électronique flexible, la conversion de l'énergie solaire et les smartphones. L'écran couleur de haute qualité de la TV, qui est simplement une aide énorme dans le lancement de diodes électroluminescentes organiques qui émettent des énergies photoniques élevées telles que la lumière verte et bleue.
« Dispositif semi-conducteur organique est un matériau idéal pour rendre le processus souple de faible puissance, à basse température, » étudiant au doctorat de Princeton Electronic Engineering Xin Lin a dit, il est aussi le premier auteur de l'étude. Leur principal inconvénient est qu'il ya relativement Une faible conductivité électrique, qui dans certaines applications conduit à des dispositifs gênants et inefficaces, et nous cherchons de nouvelles façons d'améliorer les propriétés électriques des semi-conducteurs organiques.
Semi-conducteur, commun tel que le silicium, est la pierre angulaire de l'électronique moderne parce que les ingénieurs pour contrôler l'utilisation d'un courant de leurs propriétés uniques. Dans de nombreuses applications, le dispositif semi-conducteur est utilisé comme l'informatique, traitement du signal, et la commutation. Ils sont également utilisés dans le dispositif d'économie d'énergie , Comme les diodes électroluminescentes, et les dispositifs de conversion d'énergie, tels que les cellules solaires.
Le dopage est la nature les plus critiques de ces fonctions, reportez-vous au semi-conducteur ajusté en ajoutant de petites quantités d'autres produits chimiques ou de la composition chimique des impuretés. Combien de chercheurs à régler relativement librement en sélectionnant les électrons du type semi-conducteur et la quantité de dopant Structure de la bande et propriétés électriques.
Dans leur article, les chercheurs décrivent un nouveau procédé pour améliorer grandement le semi-conducteur organique (au lieu de molécules de carbone composés d'atomes de silicium) d'une substance de dopage conducteur est un composé contenant du ruthénium est utilisé comme agent réducteur en d'autres termes, le processus de dopage est introduit dans une partie de l'électron supplémentaire à semi-conducteur organique. ces électrons supplémentaires sont essentiels pour améliorer la conductivité du semi-conducteur. ce composé appartient à un dopants organométalliques dimères nouvellement développés. et d'autres solides Contrairement au réducteur, ces dopants sont stables lorsqu'ils sont exposés à l'air et deviennent de puissants donneurs d'électrons lors de la réaction avec d'autres semi-conducteurs dans un solvant ou un film.
Seth Marder et Stephen Barlow de Georgia Tech ont dominé le développement de ce nouveau dopant et dit ruthénium contenant des composés tels que «dopant ultra réduisant. Ils ont dit qu'il n'est pas inhabituel non seulement donner combine et la capacité électronique stable dans l'air, mais ils fonctionnent difficile à doper avant une classe de semi-conducteurs organiques. chercheurs de Princeton ont découvert que ce nouveau type de conductivité est améliorée des centaines de ces semi-conducteurs peut dopants Wan fois.
Un tel composé contenant du ruthénium est un dimère, qui est, elle se compose de deux molécules identiques ou monomères reliés par une liaison chimique formée. En raison de composé avant ledit relativement stable, il est difficile lorsqu'il est ajouté à celles Semi-conducteur dopé, il ne réagit pas spontanément mais reste en équilibre, ce qui pose le problème de l'amélioration de la conductivité des semi-conducteurs qui réagissent avec les semi-conducteurs puis se scindent en deux Corps
Lin Xin a dit qu'ils cherchent des méthodes différentes pour séparer ce dimère de ruthénium afin d'activer le dopant. Finalement, lui et Berthold Wegner, la visite d'un groupe de diplômés Norbert Koch Université Humboldt, dans les ouvrages du système composé de lumière indices. les irradiant avec des rayons ultraviolets du système, parce que les molécules excitées semi-conducteurs ultraviolets peuvent alors guider la réaction globale commence. par conséquent, à la lumière, ce dimère peut être semi-conducteur dopé et non dopé est difficile de produire des milliers, voire un million de fois plus de mise à niveau électriquement conducteur.
Ensuite, les chercheurs ont mené une observation intéressante.
«Une fois que le feu stop, les gens pensent qu'il est tout simplement la réaction inverse se produira, ce qui entraîne une conductivité accrue puis disparaître, dit Marder, « mais en fait pas le cas. »
Les chercheurs ont découvert le ruthénium élémentaire dans la peut être maintenue semi-conducteur dans l'isolement de manière à améliorer la conductivité ne disparaît pas, même si les principes de la thermodynamique pour que ces molécules ont tendance à revenir à leur structure dimère d'origine.
Antoine Kahn, l'ingénierie et la science appliquée Stephen C. Macaleer '63 Professeur a dirigé l'ensemble de l'équipe. Il a dit des molécules semi-conductrices dopées dans la distribution de position du casse-tête fournit une réponse possible. Ils supposent monomère dans le semi-conducteur au sein dispersés, ce qui les rend difficiles à revenir à la mise en page originale puis réassemblé en dimères. il a dit qu'en raison de monomère restructuration nécessaire doit avoir l'orientation correcte, mais dans ce système mixte, le monomère est toujours guingois. Par conséquent, même monomère thermodynamique a pu restructurer, mais cela ne se produira bientôt sur la majeure partie du monomère.
« La question est pourquoi ces monomères ne sont pas réintroduites un état d'équilibre », a déclaré Kahn, « La réponse est qu'ils sont enfermés dans la thermodynamique. »
En fait, ces chercheurs dopés semi-conducteurs pour l'observation plus d'une longue année, il a été constaté que seulement une légère diminution de la conductivité. Pendant ce temps, la diode émettant de la lumière dans la préparation de ces matériaux, ils ont constaté que le dopage dispositif est émis la lumière reste activée en permanence. ces appareils sont et le groupe Barry Rand prêt à coopérer, il a été professeur adjoint à l'ingénierie électronique Princeton et de l'énergie Anglinger et centre environnemental.
« Chaque étape du système d'activation par la lumière, produira plus de lumière pour activer davantage jusqu'à ce que l'activation complète », Mader a dit qu'il était Georgia Power (Georgia Power Group) efficacité énergétique Président Professeur, Département de chimie et professeur de l'université. « Seulement C'est une découverte très nouvelle et surprenante.
D'autres auteurs incluent étudiant diplômé de Princeton Kyung Min Lee, Michael A. Fusella et Zhang Fengyu et Georgia Tech Karttikay Moudgil.
La National Science Foundation et le Department of Energy des États-Unis ont apporté un soutien partiel à l'étude.
Princeton Antoine Kahn groupe Introduction: mise au point sur des dispositifs électroniques à film mince dans l'électronique, chimique et les propriétés électriques des intérêts de recherche des matériaux bien dirigé vers différents matériaux semi-conducteurs (substance simple et composé) est actuellement axé sur l'application de l'électronique organique et moléculaire organique de petites molécules et des semi-conducteurs polymères, des métaux et des oxydes métalliques, et un diélectrique, en particulier pour le traitement et l'interface d'intérêt matériaux, afin d'améliorer la diode électroluminescente organique, des transistors à effet de champ, des cellules photovoltaïques et des dispositifs de film mince organique autre balance électronique flexible est appliquée performance. possibilité de composés chimiques nouveaux synthétisés molécules presque illimitées, avec une simplicité inégalée par évaporation sous vide, les procédés d'impression ou de dépôt de la solution sur une variété de substrats, tels que le semi-conducteur organique par rapport à d'autres matériaux semi-conducteurs principaux avantages, et Il existe d'innombrables possibilités d'innovation dans la structure des appareils.
http://www.ee.princeton.edu/research/kahn/
Dopage et directives connexes Publié récemment (en partie)
Battre la limite thermodynamique avec l'auto-activation du dopage n dans les semi-conducteurs organiques, Xin Lin, Berthold Wegner, Kyung Min Lee, Michael A. Fusella, Zhang Fengyu, Karttikay Moudgil, Barry P. Rand, Stephen Barlow, Seth R. Marder, Norbert Koch et Antoine Kahn.Nat. Mater. DOI: 10.1038 / NMAT5027 (2017)
Étude du Dopant moléculaire à haute affinité électronique F6-TCNNQ pour les matériaux de transport à trous, Fengyu Zhang et Antoine Kahn. Adv. Funct. Mater. 1703780 (2017)
Jumelage de cellules solaires quasi-ultraviolettes avec des fenêtres électrochromes pour une gestion intelligente du spectre solaire, Nicholas C. Davy, Melda Sezen, Jia Gao, Xin Lin, Amy Liu, Antoine Kahn et Yueh-Lin Loo, Nature Energy, 2, 17104 (2017)
Tuning Morphologique de l'Energetics dans des cellules solaires organiques de fission de Singlet, YunHui L. Lin, Michael A. Fusella, Oleg V.Kozlov, Xin Lin, Antoine Kahn, Maxim S. Pshenichnikov, et Barry P. Rand, Adv.Func. Mat., 26, 6489 (2016)
Impact d'une faible concentration de dopant sur la distribution des états d'écart dans un semi-conducteur moléculaire, Xin Lin, Geoffrey E. Purdum, Swagat K. Mohapatra, Stephen Barlow, Seth R. Marder, Yueh-Lin Loo et Antoine Kahn, Chem. Tapis. 28, 2677 (2016)
Caractérisation expérimentale des interfaces de pertinence à l'électronique organique, Gabriel Man, James Endres, Xin Lin et Antoine Kahn, dans WSPC Référence sur l'électronique organique, Jean-Luc Brédas et Seth R. Marder, éd., World Scientific, chap. 6, p. 159-191