Новости химической науки > Как деформация влияет на органические полупроводники

Исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте уверены, что подготавливают революционные изменения в гибкой электронике – им удалось выяснить, как деформация гибких органических транзисторов, идущих на смену жестким кремниевым полупроводниковым устройствам, влияет на их производительность.

Специалисты по химии полимеров Алехандро Брисеньо (Alejandro Briseño) и Альфред Кросби (Alfred Crosby) сообщают о результатах своих последних исследований, посвященных тому, как микроскопические деформации влияют на электрические и электронные свойства монокристаллических полупроводников на основе углерода.

Брисеньо и Кросби первыми подвергли негомогенной деформации (напряжению) токопроводящий канал органического транзистора и интерпретировали полученные результаты.

Рисунок из Nature Communications, 2015; 6: 6948

Как поясняют исследователи, результаты новой работы весьма важны для современной высокотехнологической промышленности, поскольку именно транзисторы управляют логикой архитектуры современной потребительской электроники – на экране любого смартфона каждый крохотный пиксель, образующий изображение, приводится в действие тысячами или даже миллионами миниатюрных транзисторов.

Традиционно транзисторы представляют собой жесткие устройства из неорганических материалов, в первую очередь – кремния. Исследователи из Массачусетса работают с кристаллическим полупроводником рубреном (rubrene), представляющим собой органический материал, отличающийся высокой производительностью – подвижность заряда в этом материале выше, чем аналогичный параметр в аморфном кремнии. Органические полупроводники являются интересной альтернативой кремнию, поскольку их свойства могут быть подстроены для удобства обработки, а также для нанесения на самые различные подложки, включая гибкие, при относительно низких температурах. Предполагается, что устройства на основе органических полупроводников могут оказаться дешевле, поскольку для их изготовления нет необходимости в создании высоких температур, идеально чистых производственных помещениях и других дорогостоящих способах обработки, требующихся для кремниевых полупроводников.

До настоящего времени большая часть исследователей изучали отрицательное влияние, которое механическая деформация может оказать на свойства транзистора. Однако серия экспериментов, проведенных Брисеньо и Кросби, показала, что механическая деформация понижает производительность органических транзисторов только в определенных условиях, в ряде случаев она может не оказывать влияние на электрические свойства транзистора, а иногда – даже оказывает благоприятное воздействие.

Хотя сами по себе монокристаллы образца слишком хрупки для их исследования, исследователи из Университета Массачусетса выяснили, что кристаллы толщиной от 150 нм до 1 мкм были достаточно большими по толщине слоя, чтобы не разрушиться при деформации на многих типах подложки. Эксперименты важны, поскольку они моделируют, в том числе, и те механические деформации, которые может испытывать гибкое электронное устройство, прикрепленное непосредственно к коже человека и меняющее свою форму вместе с его кожей.

Источник: Nature Communications, 2015; 6: 6948 DOI: 10.1038/ncomms7948

метки статьи: #молекулярная электроника, #нанотехнологии, #органическая химия, #химия твердого тела, #электрохимия