水在有机电子产品中制造陷阱

水在有机电子产品中制造陷阱

劣质有机半导体如果以正确的方式制造,可以成为高品质半导体。联平大学的研究人员在《自然材料》的一篇文章中指出,有机电子设备中的电荷运动被微量的水显著减慢。

有机材料,如聚合物,可以作为半导体的发现导致了2000年的诺贝尔化学奖。从那时起,有机电子领域的研究真正爆发了,尤其是连平大学,它是该领域世界领先研究的所在地。

然而,有机半导体并不像硅或其他无机材料的半导体那样有效地传导电流。科学家们发现,造成这种现象的原因之一是在有机材料中形成了陷阱,电荷载体被卡在其中。世界各地的几个研究小组一直在努力工作,不仅要了解陷阱的位置,而且要了解如何消除它们。

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图片说明:Tanvi upreti_r doktorand vid avdelningen komplexa material och system har utf_rt de praktiska experiaten tillsammans med f_rste f_rfattaren guangzheng zuo.Tanvi Upreti,复合材料与器件部博士生,与第一作者,Guangzheng Zuo一起进行了实验。

有机半导体中的陷阱

“所有有机半导体都存在陷阱,但在n型材料中,陷阱可能是一个更大的问题,因为它们通常比p型材料更差的半导体,”Link_坪大学复杂材料和器件部门的应用物理教授Martijn Kemerink说。

p型材料带正电荷,载流子由空穴组成,n型材料带电子形式的载流子,使材料带负电荷。

林克平大学的马蒂金·凯梅林克和他的同事们得出结论,水是其中的恶棍。具体来说,水被认为位于有机材料中纳米大小的孔中,并被环境吸收。

“在p型材料中,水中的偶极子与它们的负端对准带正电荷的孔,从而降低整个系统的能量。你可以说偶极子嵌入了电荷载流子,这样它们就不能再去任何地方了”,Martijn Kemerink说。

对于n型材料,水的方向相反,但效果相同,电荷被捕获。

已经进行了一些实验,其中加热材料,使其干燥并使水消失。它可以工作一段时间,但材料随后重新吸收周围空气中的水分,并从干燥中获得的大部分好处消失。

在干燥环境中制造

“水越多,陷阱越多。我们还发现,这种薄膜可以制造得越干燥,导电性能越好。Mathieu Linares,Tanvi Upreti_r Doktorand,Vid Avdelningen Komplexa Material OCH System har utf_rt de Praktiska Experimentan Tillsamans med f_rste f_fattaren Guangzheng-zuo的理论工作。Tanvi Upreti,复合材料与器件部博士生,与第一作者,Guangzheng Zuo一起进行了实验。

定量地证实了我们对正在发生的事情的看法,这是非常令人满意的。我们在《自然材料》一书中的文章不仅展示了如何将水排出,而且还介绍了如何确保水不会流出,以产生具有稳定导电性的有机材料。”

为了防止水在干燥后再被吸收到材料中,科学家们还开发了一种方法来去除空隙,否则水分子会渗透到空隙中。这种方法是基于在适当的有机溶剂存在下加热材料的组合。

“以前被认为是极差半导体的材料,只要在干燥的环境中制造,就可以变成好的半导体。我们已经证明,干制备的材料往往保持干燥,而在有水的情况下制成的材料可以干燥。然而,后者对水非常敏感。这是我们测试过的材料的真实情况,但没有任何证据表明其他有机半导体材料的行为有所不同”,Martijn Kemerink说。

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