Устойчивая электроника следующего поколения и легирование воздухом

Новый метод включает в себя погружение проводящего пластика в специальный соляный раствор-фотокатализатор-и затем освещение его светом в течение короткого времени, что приводит к проводящему пластику с P-лечебным, в котором единственным потребляемым веществом является кислород в воздухе.Кредит: Тор Балхед

«Мы считаем, что этот метод может значительно повлиять на то, как мы допинг органические полупроводники. Все компоненты являются доступными, легко доступными и потенциально экологически чистыми, что является предпосылкой для будущей устойчивой электроники», - говорит Симона Фабиано, доцент в Университете Линкипинг.

Полупроводники, основанные на проводящих пластиках, а не кремния имеют много потенциальных применений.Среди прочего, органические полупроводники могут использоваться на цифровых дисплеях, солнечных элементах, светодиодах, датчиках, имплантатах и для хранения энергии.

Для повышения проводимости и модификации полупроводниковых свойств обычно вводится так называемые добаны.Эти добавки облегчают движение электрических зарядов в полупроводниковом материале и могут быть адаптированы, чтобы вызвать положительные (P-лечения) или отрицательные (n-легированные) заряды.

Наиболее распространенные добанты, используемые сегодня, часто являются очень реактивными (нестабильными), дорогими, сложными для производства, либо все три.

Теперь исследователи из Университета Linköping разработали метод допинга, который можно выполнить при комнатной температуре, где неэффективные легирующие приставы, такие как кислород, являются основной легирующей привязкой, а свет активирует процесс легирования.

«Наш подход был вдохновлен природой, так как он разделяет много аналогий с фотосинтезом, например. В нашем методе свет активирует фотокатализатор, который затем облегчает перенос электрона из обычно неэффективной легирующей привязки к органическому полупроводниковому материалу», - говорит Фабиано.

Новый метод включает в себя погружение проводящего пластика в специальный соляный раствор - фотокатализатор - и затем освещать его светом в течение короткого времени.Продолжительность освещения определяет степень, в которой материал легирован.После этого решение восстанавливается для будущего использования, оставляя позади проводящий пластик, лежащий на р, в котором единственным потребляемым веществом является кислород в воздухе.

Это возможно, потому что фотокатализатор действует как «электронный челнок», принимая электроны или пожертвовав их на материал в присутствии жертвенных слабых окислителей или восстановителей.Это распространено в химии, но раньше не использовалось в органической электронике.

“Также можно объединить p-легирование и n-легирование в той же реакции, которая довольно уникальна. Это упрощает производство электронных устройств, особенно те, где требуются как P-легированные, так и N-легированные полупроводники, такие как термоэлектрические генераторыАнкет

«Все детали могут быть изготовлены одновременно и легировать одновременно, а не один за другим, что делает процесс более масштабируемым», - говорит Фабиано.

Легированный органический полупроводник обладает лучшей проводимостью, чем традиционные полупроводники, и процесс может быть увеличен.Фабиано и его исследовательская группа в лаборатории органической электроники показали ранее в 2024 году, как проводящие пластики могут быть обработаны из экологически чистых растворителей, таких как вода;Это их следующий шаг.

«В начале мы пытаемся полностью понять механизм, стоящий за ним, и какие другие потенциальные области применения существуют. Но это очень многообещающий подход, показывающий, что фотокаталитическое легирование является новым краеугольным камнем в органической электронике», - говорит Фабиано, научный сотрудник Уолленберга.

Больше информации: Симона Фабиано, Фотокаталитическое легирование органических полупроводников, природа (2024).Doi: 10.1038/s41586-024-07400-5.www.nature.com/articles/s41586-024-07400-5 🔗