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科学家使用新方法,极大提高了有机半导体的电荷传输效率

前瞻网 2022-01-15 14:48

产业数据

半导体电子器件可以由无机晶体制成,也可以由有机晶体制成。有机晶体中的弱化学键使有机半导体可用于柔性光电应用,例如可穿戴电子设备和柔性太阳能电池。然而,这一特性也给它们带来了一个缺点:有机半导体通常表现出较差的电荷载流子迁移率,因此不能很好地导电。

在最近的一项新研究中,是日本东京理科大学的科学家试图通过最小化生长的晶体层和基板之间的晶体结构失配,来提高电荷传输效率。

研究作者Yasuo Nakayama副教授说:“我们想确认,如果将具有相似结构的材料结合起来,即使使用无机材料创造出结晶界面,界面处晶体的质量是否会更好?”

该团队使用称为“同质外延生长”的技术设计了一种高质量的晶体界面,在红荧烯的单晶表面上生长双(三氟甲基)二甲基红荧烯。他们使用表面 X 射线衍射测量来表征界面,并证明了由于结构失配最小化而产生的高结晶度。这样一来,消除了流动性问题。此外,他们使用紫外光电子能谱探测了它的电子结构,这揭示了界面上电子能级的突然变化。这允许跨界面的自发电子转移,验证了他们的策略。

研究团队表示,这一发现,或将带来潜在的应用。由于有机半导体可以制成薄而轻的晶体,因此可以在透明薄膜和织物上打印半导体器件,以便携带和佩戴。此外,它还可以产生比现有技术性能更好的高效柔性太阳能电池。

该研究论文题为“Quasi-Homoepitaxial Junction of Organic Semiconductors: A Structurally Seamless but Electronically Abrupt Interface between Rubrene and Bis(trifluoromethyl)dimethylrubrene”,已发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。

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责任编辑: 4161HSS

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