Светлината овозможува „невозможно“ n-допингување на органски полупроводници - Хелмхолц-Зентрум Берлин
Апликации во диоди кои емитуваат светлина или соларни ќелии
Допингувањето на органски полупроводници со негативни полнежи е особено тешко. Сега германско-американски истражувачки тим прибегна кон трик: Во првиот чекор, тие ги поврзаа чувствителните донаторски молекули (n-допанти) во парови за да формираат димери кои се многу постабилни. Овие димери може да се вметнат во органски полупроводници, но не придонесуваа за спроводливост. Тоа се смени по кратко изложување на светлина. Тимот покажа дека светлината ги разградува димерите повторно во индивидуални n-допантни молекули во процес на повеќе чекори. Ова ја зголеми спроводливоста на органскиот полупроводник за фактор од сто илјади. Резултатите сега се објавени во „Материјали на природата“.
Полупроводнички компоненти се користат насекаде, не само во микрочипови, туку и во соларни ќелии кои ја претвораат светлината во електрична енергија и во многу други секојдневни апликации. Во последниве години, органските полупроводнички материјали исто така се повеќе се испитуваат и се развиваат понатаму. Нивните својства се базираат и на насоченото вградување на мал број странски атоми или молекули, што ја прави нивната спроводливост точно прилагодлива.
За интересни апликации, потребни се и т.н. p-допинг и n-допинг полупроводнички слоеви кои се комбинираат едни со други за да се формираат соодветните компоненти. Меѓутоа, кај органските полупроводници е крајно тешко да се постигне допинг од n-тип. Бидејќи ова бара вградување на одредена класа на органски молекули, кои многу брзо се распаѓаат во услови на околина (кислород, влага).
Два чекори до успехот
Во неодамнешната статија во „Материјали на природата“, германско-американски тим се обиде со нов пристап кон допингот на органски полупроводници со n-молекули. Групи од Институтот за технологија во Georgiaорџија, Универзитетот Принстон, Универзитетот Хумболт Берлин и Хелмхолц центарот Берлин беа вклучени во работата.
Новиот пристап се состои од два чекори. Во првиот чекор, органометалните молекули, n-допантите, беа комбинирани за да формираат таканаречен димер. За разлика од почетните молекули, оваа поврзана молекула е релативно стабилна и може да се внесе во органскиот полупроводник без да се уништи; сепак, не е погоден како n-допант и не ослободува никакви негативни полнежи.
Револуционерниот втор чекор беше да се расветли мешавината. Во повеќестепен процес, инцидентните фотони ги разложуваат димерите повторно во активни почетни молекули, кои потоа можат целосно да го развијат нивниот ефект како n-допанти.
Зголемена спроводливост и работен век
„Со активирање на допантите со светлина, бевме во можност да ја зголемиме спроводливоста на органските полупроводници за пет степени на големина! Ова може значително да ја зголеми ефикасноста на органските диоди што емитуваат светлина и соларните ќелии “, вели проф. Антоан Кан од Универзитетот во Принстон, кој го координираше проектот.
„Ова истражување овозможува многу поедноставно производство на n-допирани органски полупроводнички материјали за широк спектар на апликации. Критичниот чекор - имено распаѓањето на молекулите на димерот со светлина - исто така може да се случи по капсулацијата - така што допинг-молекулите остануваат заштитени. Ова исто така ќе го зголеми работниот век на таквите компоненти “, објаснува проф. Норберт Кох, кој е на чело на заедничката истражувачка група„ Молекуларни системи “на ХУ Берлин и ХЗБ.
Материјали на природата (2017): Победување на термодинамичката граница со фото-активирање на n-допинг во органски полупроводници. Син Лин, Бертолд Вегнер, Кјунг Мин Ли, Мајкл А. Фусела, Фенгју hangанг, Картикај Мудгил, Бери П.Ранд, Стивен Барлоу, Сет Р. Мардер, Норберт Кох и Антоан Кан