«Самоисчезающее» легирование дало в 100 раз больше зарядов
Автор: Марта Баринова Исследователи из Университета Конкордия, Национального института научных исследований Канады и Йоркского университета предложили метод легирования органических полупроводников degradation-assisted doping, или DAD. Он позволил получить до 100 раз больше подвижных носителей электрического заряда, чем традиционные подходы. Авторы проверили метод на органическом полупроводнике P3HT и опубликовали результаты в Nature Materials.
Легирование повышает проводимость материала: специальные молекулы передают ему электроны и создают дополнительные подвижные заряды. У обычных химических легирующих веществ этот процесс ограничивают химия и термодинамика реакции. После определённого уровня число новых носителей заряда перестаёт заметно расти.
В DAD легирующая молекула после передачи электрона не остаётся активной, а разрушается. Продукты её распада больше не мешают следующим реакциям, поэтому новые молекулы легирующего вещества продолжают передавать электроны полупроводнику. Авторы называют это контролируемым удалением легирующего вещества после выполнения его задачи.
Легирование органических полупроводников методом DAD
В опытах команда использовала P3HT, углеродный органический полупроводник, и трис(пентафторфенил)боран, или BCF, в роли легирующего вещества. После передачи электрона BCF подвергался разложению. Эксперименты показали, что его продукты распада не вмешиваются в последующие этапы легирования, а проводимость P3HT с BCF оказалась выше, чем с другими распространёнными легирующими веществами.
Механизм изучали в лаборатории и с помощью компьютерного моделирования. Учёные применили ядерный магнитный резонанс, оптическую спектроскопию, электронный парамагнитный резонанс и калориметрию, чтобы проследить химические изменения после переноса электрона от BCF к P3HT. Как сообщает Interesting Engineering, эти наблюдения подтвердили разложение BCF после участия в реакции.
Органические полупроводники можно перерабатывать в тонкие плёнки и использовать там, где нужны лёгкие и гибкие электронные компоненты. Авторы работы связывают новый подход с дальнейшими исследованиями гибкой электроники, оптоэлектронных и термоэлектрических устройств. Исследование не описывает готовое устройство и не демонстрирует производство в промышленном масштабе, но предлагает химический механизм для достижения более высоких уровней легирования.
