Органика повышает свои скоростные возможности

Органические полупроводники обещают стать новым словом в электронике, позволяя создавать различные элементы современных электронных устройств, начиная от привычных светодиодов, заканчивая органическими транзисторами. При этом достоинствами этого подхода становится создание высокопроизводительных, гибких устройств по невысокой себестоимости. На сегодняшний день наибольшее внимание уделено формированию органических полупроводниковых материалов с p-типом проводимости. Это связано с возможностью создания материалов с высокой подвижностью носителей заряда, тогда как органические проводники n-типа не могут похвастать столь же высокими результатами. Однако применение полупроводников обоих типов проводимости крайне необходимо для дальнейшего расширения области применения «органики».

Впрочем, в отсутствии попыток создания «скоростных» полупроводниковых органических материалов n-проводимости обвинить исследователей нельзя. Более того, есть и определенные успехи в деле повышения подвижности электронов – команда исследователей Стэндфордского Университета, Технологического Института Samsung и корейского Университета Синькункван (Sungkyunkwan University) сообщила о создании органического транзистора на основе материала с высокой подвижностью носителей заряда. Им удалось значительно повысить значение указанного параметра, до максимально высокого значения, достигнутого на текущий момент для полупроводников p-типа.

Исследователи разработали уникальный метод формирования микропроводников на основе органических материалов, которые затем использовались для создания транзисторов. В качестве исходного материала были взяты определенные органические молекулы, которые, будучи помещенными в горячий высококонцентрированный раствор, организовывались в микропроводники. Управление этим процессом осуществлялось путем их охлаждения и применения «плохого» растворителя (в котором процесс растворения конкретных органических молекул идет крайне медленно). Варьируя скорость охлаждения и состав раствора ученые могут менять такие параметры конечного продукта, как диаметр проводника (в пределах десятка нанометров) и его длина (от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров). В результате ученые получали проводники с превосходной монокристаллической структурой, а ориентация молекул вдоль оси проводника позволяла повысить подвижность носителей заряда.

Следующим этапом исследований стала разработка метода переноса получившихся структур в структуру транзистора, результатом стало создание метода фильтрации и переноса (filtration-and-transfer – FAT) органических микропроводников. Именно он позволяет получать плотные пленки строго ориентированных и неповрежденных органических проводников.

Предложенный метод получения структуры с высокой подвижностью носителей заряда приведет к созданию нового поколения электронных устройств на основе органических полупроводников, отличающихся высокой производительностью. В числе наиболее интересных применений значатся ячейки солнечных батарей и сенсоры.