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有機半導(dǎo)體通過空氣摻雜以提高導(dǎo)電性的新研究

作者:EEPW 時間:2024-05-21 來源:EEPW 收藏

是所有現(xiàn)代電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)?,F(xiàn)在,林雪平大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新方法,通過空氣作為摻雜劑使有機更具導(dǎo)電性。該研究發(fā)表在《自然》雜志上,是未來廉價和可持續(xù)有機的重要一步。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202405/458963.htm

“我們相信這種方法可以顯著影響我們摻雜有機半導(dǎo)體的方式。所有組件都價格低廉、易于獲取,并且可能對環(huán)境友好,這是未來可持續(xù)電子產(chǎn)品的必要條件,”林雪平大學(xué)副教授西蒙·法比亞諾(Simone Fabiano)說。

基于導(dǎo)電塑料而不是硅的半導(dǎo)體有許多潛在應(yīng)用。其中,有機半導(dǎo)體可以用于數(shù)字顯示器、太陽能電池、LED、傳感器、植入物和能源存儲。

為了提高導(dǎo)電性和修改半導(dǎo)體特性,通常會引入所謂的摻雜劑。

這些添加劑促進半導(dǎo)體材料中電荷的移動,并且可以根據(jù)需要調(diào)整以引入正電荷(p型摻雜)或負電荷(n型摻雜)。目前使用的最常見摻雜劑通常非?;钴S(不穩(wěn)定)、昂貴、制造困難,或以上三者兼而有之。

靈感來自自然

現(xiàn)在,林雪平大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可以在室溫下進行的摻雜方法,其中氧氣是主要摻雜劑,光線激活摻雜過程。

“我們的方法受到自然的啟發(fā),因為它在許多方面與光合作用類似。例如,在我們的方法中,光線激活光催化劑,然后促進從通常效率低下的摻雜劑向有機半導(dǎo)體材料的電子轉(zhuǎn)移,”西蒙·法比亞諾說。

這種新方法涉及將導(dǎo)電塑料浸入一種特殊的鹽溶液——光催化劑中,然后用光照射一段時間。照射時間決定了材料的摻雜程度。之后,溶液被回收以供將來使用,只留下其中唯一消耗的物質(zhì)——空氣中的氧氣——來摻雜的導(dǎo)電塑料。

良好的導(dǎo)電性

這是可能的,因為光催化劑充當(dāng)“電子穿梭”,在犧牲弱氧化劑或還原劑的存在下向材料提供或接受電子。這在化學(xué)中很常見,但以前從未用于有機電子學(xué)。

“同樣的反應(yīng)中也可以結(jié)合p型摻雜和n型摻雜,這相當(dāng)獨特。這簡化了電子設(shè)備的生產(chǎn),特別是那些需要p型和n型半導(dǎo)體的設(shè)備,如熱電發(fā)生器。所有部件可以一次制造并同時摻雜,而不是一個一個地進行,使過程更具規(guī)模化,”西蒙·法比亞諾說。

摻雜后的有機半導(dǎo)體比傳統(tǒng)半導(dǎo)體具有更好的導(dǎo)電性,并且該過程可以擴大規(guī)模。西蒙·法比亞諾和他的有機電子實驗室研究小組早在2024年展示了如何用水等環(huán)保溶劑處理導(dǎo)電塑料;這是他們的下一步。

“我們才剛剛開始全面了解其背后的機制及其他潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。但這是一種非常有前途的方法,顯示了光催化摻雜在有機電子學(xué)中的新基石,”西蒙·法比亞諾說,他是瓦倫貝格學(xué)會研究員。

該研究得到了克努特和愛麗絲·瓦倫貝格基金會、瓦倫貝格木材科學(xué)中心、瓦倫貝格材料科學(xué)可持續(xù)發(fā)展倡議、瑞典研究委員會(Vetenskapsr?det)、奧勒·恩奎斯特基金會、歐盟委員會以及瑞典政府在林雪平大學(xué)高級功能材料(AFM)戰(zhàn)略研究領(lǐng)域的資助。溫龍·金、楊啟元和西蒙·法比亞諾已根據(jù)研究申請了專利,后兩人是林雪平大學(xué)衍生公司n-Ink AB的創(chuàng)始人。



關(guān)鍵詞: 半導(dǎo)體 市場 國際

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