Механическое напряжение в кристалле улучшает свойства органических полупроводников

Изображение тонкой пленки органического полупроводника TIPS-пентацен,
полученное при помощи оптической микроскопии. (кликните картинку для увеличения)

Изображение тонкой пленки органического полупроводника TIPS-пентацен, полученное при помощи оптической микроскопии. (кликните картинку для увеличения)

20.01.2012 (16:29)
Просмотров: 6687
Рейтинг: 2.00
Голосов: 3

Теги:
полупроводник, кристалл, устройство, напряжение,
Естественные науки >> Физика






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Исследователи из США предложили новый метод повышения эффективности работы органических полупроводников и устройств, созданных на их основе. Согласно работе ученых, существенно улучшить характеристики позволяет введение в кристалл механического напряжения. Техника позволяет значительно повысить подвижность свободных зарядов в полупроводниках, что, в свою очередь, облегчит создание более быстрых устройств.

Органические полупроводники нашли свое применение в таких устройствах, как светодиоды, солнечные батареи, полупроводниковые лазеры и транзисторы. Их основное преимущество по сравнению с неорганическими полупроводниками – дешевизна производства, а также возможность создания на их основе интегральных схем с гибкими подложками. К сожалению, существуют и недостатки по сравнению с «традиционной» неорганикой. Как правило, в органических полупроводниках свободные заряды имеют гораздо меньшую подвижность, чем в их неорганических аналогах.

Предыдущие работы ученых показали, что введение механического напряжения в кристаллическую решетку способствует увеличению подвижности зарядов в неорганическом полупроводнике (например, кремнии или германии). Совсем недавно группа ученых из Stanford University (США) продолжила исследования в этом направлении, доказав, что аналогичных результатов можно добиться и в органическом полупроводниковом кристалле. Подробные результаты работы американских ученых опубликованы в журнале Nature.

Для введения в систему механического напряжения, команда размещала раствор, содержащий TIPS-пентацен, между двумя параллельными горизонтальными пластинами, одна из которых (нижняя) подвергалась нагреву. Сдвиг верхней пластины обеспечивал контакт раствора с воздухом. При этом раствор быстро испарялся, за счет поступающего тепла. Подобный способ производства органического полупроводника позволяет создать в его кристаллической решетке требуемое механическое напряжение, которое будет увеличивать подвижность свободных зарядов, обеспечивая большее перекрытие электронных орбиталей в молекулах компонент. По мнению исследователей, этот путь является альтернативой традиционному добавлению примесей в полупроводниковый кристалл.

Благодаря предложенной технике исследователям удалось снизить так называемую π-π укладку в TIPS-пентацене с 3,33 до 3,08 Ангестрем. По данным ученых на сегодняшний день это самая компактная укладка, когда-либо достигнутая в кристаллической решетке органических полупроводников. Благодаря этому, подвижность зарядов в транзисторах, сделанных из подобных органических полупроводников, возрастает с 0,8 (для кристаллов без механического напряжения) до 4,6 см2/Вс (столь высокий рост объясняется тем, что скорость переноса заряда в органических полупроводниках экспоненциально зависит от расстояния между молекулами).

В ближайшем будущем команда, в состав которой войдут специалисты из SLAC National Accelerator Lab (США), Harvard University (США) и Samsung Advanced Institute of Technology (Южная Корея), продолжит исследование органических полупроводников, пытаясь более полно ответить на вопрос: каким образом формируется напряжение в органических полупроводниковых кристаллах? И можно ли контролируемым образом вносить механическое напряжение в другие органические полупроводники?

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100