Autor John Sullivan (Oficina de Comunicaciones del Instituto de Tecnología de Princeton)
Compilado Lin Xin (primer autor de papel)
El descubrimiento realizado por un equipo internacional de la Universidad de Princeton, el Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Humboldt de Berlín ha abierto la puerta al uso más generalizado de la electrónica orgánica de alta tecnología.
La investigación, centrada en los semiconductores orgánicos, se publicó en la edición del 13 de noviembre de Nature Materials, que ha cobrado importancia para su uso en tecnologías emergentes como la electrónica flexible, la conversión de energía solar y los teléfonos inteligentes y La pantalla en color de alta calidad de la TV, que es simplemente una gran ayuda en el lanzamiento de diodos emisores de luz orgánicos que emiten altas energías de fotones como la luz verde y azul.
'Dispositivo semiconductor orgánico es un material ideal para hacer flexible de bajo consumo de energía, proceso de baja temperatura,' Princeton Ingeniería Electrónica estudiante de doctorado Xin Lin dijo, él es también el primer autor del estudio. 'Su principal inconveniente es que hay una relativamente Conductividad eléctrica débil, que en algunas aplicaciones conduce a dispositivos problemáticos e ineficientes, y estamos buscando nuevas formas de mejorar las propiedades eléctricas de los semiconductores orgánicos.
Semiconductor, común tal como el silicio, es la piedra angular de la electrónica moderna porque los ingenieros para controlar la corriente usando sus propiedades únicas. En muchas aplicaciones, el dispositivo semiconductor se utiliza como la computación, procesamiento de señales, y de conmutación. También se utilizan en el dispositivo de ahorro de energía , Como diodos emisores de luz y dispositivos de conversión de energía, como las células solares.
El dopaje es la naturaleza más crítico de estas funciones, se refiere a la semiconductor ajustado por la adición de pequeñas cantidades de otros productos químicos o composición química de las impurezas. ¿Cuántos investigadores a ser relativamente ajustarse libremente mediante la selección de los electrones del semiconductor tipo y la cantidad de dopante estructura de la banda y las propiedades eléctricas.
En su artículo, los investigadores describen un nuevo método para mejorar en gran medida el semiconductor orgánico (en lugar de moléculas de carbono compuestos por átomos de silicio) de una sustancia dopante conductor es un compuesto de rutenio se usa como un agente reductor , en otras palabras, el proceso de dopaje se introduce en una parte del semiconductor orgánico electrón extra. estos electrones adicionales son la clave para mejorar la conductividad del semiconductor. este compuesto pertenece a un nuevo desarrollo dopantes organometálicos dímero. y otra fuerte diferentes agentes reductores, estos dopantes expuestas al aire es estable, y una vez en un disolvente junto con otro semiconductor o formación de película se convierte en una fuerte reacción donante de electrones.
Seth Marder y Stephen Barlow de Georgia Tech dominaron el desarrollo de este nuevo dopante y dichos compuestos que contienen rutenio tales como 'ultra dopante reduciendo'. Se dijo que no es inusual en no sólo le dan combina y la capacidad electrónica estable en el aire, pero que funcionan difícil de ser dopado antes de una clase de los semiconductores orgánicos. investigadores de Princeton encontraron que este nuevo tipo de conductividad se mejora cientos de estos dopantes de semiconductores puede veces.
Tal compuesto que contiene rutenio es un dímero, es decir, que consta de dos moléculas idénticas, o monómeros, unidas por un enlace químico formado. Debido al compuesto antes de dicho relativamente estable, es difícil cuando se añade a las semiconductor dopado, que no reacciona de forma espontánea sino que permanece en un estado de equilibrio. esto plantea un problema que con el fin de mejorar la conductividad de un semiconductor, y un semiconductor que requiere reacción rutenio dímero luego se dividió en dos sola cuerpo.
Lin Xin, dijo que buscan diferentes métodos para separar este dímero de rutenio con el fin de activar el dopante. Con el tiempo, y Berthold Wegner, la visita de un grupo de graduado Norbert Koch Universidad Humboldt, que se encuentra en las obras de sistema de luz compuesto pistas. irradiar con rayos ultravioleta del sistema, porque el semiconductor ultravioleta moléculas excitadas pueden entonces guiar la reacción global comienza. por lo tanto, a la luz, este dímero puede ser dopado y no dopado de semiconductores es difícil de producir miles o incluso Millones de veces la mejora de la conductividad.
A continuación, los investigadores realizaron observaciones interesantes.
"Una vez que dejas de encender, uno puede pensar simplemente que se producirá la reacción inversa, lo que lleva a la pérdida de la conductancia mejorada", dijo Marder. "Pero eso no es verdad".
Los investigadores encontraron rutenio elemental en el semiconductor se puede mantener de manera aislada a fin de mejorar la conductividad no desaparece, incluso si los principios termodinámicos para que estas moléculas tienden a volver a su estructura original de dímero.
Antoine Kahn, la ingeniería y la ciencia aplicada Stephen C. Macaleer '63 el profesor llevó a todo el equipo. Dijo que las moléculas de semiconductores dopados en la distribución de posiciones del rompecabezas ofrece una posible respuesta. Ellos asumen monómero en el semiconductor dentro dispersos, haciendo que sea difícil para volver a la disposición original y luego se vuelve a montar en dímeros., dijo que debido a la reestructuración necesaria monómero debe tener la orientación correcta, pero en este sistema mixto, el monómero es siempre torcida. por lo tanto, Aunque la termodinámica permite reorganizar el monómero, no ocurre muy rápido en la mayoría de las células.
"La pregunta es por qué estos monómeros no se reorganizan en equilibrio", dijo Kahn. "La respuesta es que están termodinámicamente restringidos".
De hecho, estos investigadores dopado de semiconductores para la observación de más de un año de duración, se encontró que sólo una ligera disminución de la conductividad. Mientras tanto, el diodo emisor de luz en la preparación de estos materiales, se encontró que el dispositivo de dopaje se emite luz activa continuamente. estos dispositivos son y el grupo Barry Rand dispuesta a cooperar, él era un profesor asistente en la ingeniería electrónica y la energía de Princeton Anglinger y centro ambiental.
'Cada sistema de paso de activación de la luz, se producen más luz para activar aún más hasta la plena activación', Mader dijo que era la energía de Georgia (Georgia Power Group) eficiencia energética catedrático del Departamento de Química y profesor de la universidad '. Sólo Este es un hallazgo muy novedoso y sorprendente ".
Otros autores incluyen Princeton estudiante graduado Kyung Min Lee, Michael A. Fusella y Zhang Fengyu, y Georgia Tech Karttikay Moudgil.
Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos y el Departamento de Energía de Estados Unidos proporcionaron apoyo parcial para el estudio.
Princeton Antoine Kahn Grupo Introducción: foco en los dispositivos de película delgada electrónicos en la electrónica, química, y propiedades eléctricas de los intereses de investigación materiales aunque dirigida a diversos materiales semiconductores (sustancia simple y compuestos) se centra actualmente en la aplicación de la electrónica orgánica y molecular orgánico moléculas pequeñas y semiconductores poliméricos, metales y óxidos metálicos, y un dieléctrico, especialmente para el procesamiento de materiales y la interfaz de interés, a fin de mejorar el diodo luminoso orgánico, transistores de efecto de campo, las células fotovoltaicas y los dispositivos de película delgada orgánica se aplica otra escala electrónico flexible rendimiento. posibilidad de compuestos químicos de molécula sintetizada nuevos casi ilimitadas, con simplicidad sin precedentes por procesos de evaporación al vacío, impresión o deposición de solución en una variedad de sustratos, tales que el semiconductor orgánico en comparación con otros materiales semiconductores ventajas clave, y Hay innumerables posibilidades de innovación en la estructura del dispositivo.
http://www.ee.princeton.edu/research/kahn/
Dopaje y orientaciones relacionadas Publicado recientemente (en parte)
Venciendo el límite termodinámico con la foto-activación del n-dopaje en semiconductores orgánicos, Xin Lin, Berthold Wegner, Kyung Min Lee, Michael A. Fusella, Fengyu Zhang, Karttikay Moudgil, Barry P. Rand, Stephen Barlow, Seth R. Marder, Norbert Koch y Antoine Kahn.Nat. Mater. DOI: 10.1038 / NMAT5027 (2017)
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