Новый полупроводниковый полимер станет стандартом органической электроники
Фото:
Идеи

Новый полупроводниковый полимер станет стандартом органической электроники

Японские ученые разработали метод создания полупроводниковых полимеров с поразительными свойствами, которые можно будет использовать для производства тонкопленочных транзисторов и другой органической электроники.

Полупроводниковые полимеры — очень большие молекулы, состоящие из цепочек повторяющихся участков — обладают большим потенциалом в органической электронике. Как и большинство полупроводниковых материалов, они могут быть р-типа и n-типа. В области полимеров р-типа сделан ряд значительных открытий, но того же нельзя сказать об n-типе — подвижность электронов у этих полимеров пока еще низкая, рассказывает Science Daily.

Именно полупроводниковые полимеры n-типа нужны для развития таких электронных устройств, как солнечные элементы.

Основная проблема — ограниченное число стратегий молекулярного дизайна и синтеза этих соединений. Один из наиболее многообещающих методов синтеза — DАrP («прямое акрилирование и поликонденсация») показывает хорошие результаты, однако до сих пор есть сложности в производстве необходимых элементов этого процесса — мономеров.

Команда исследователей из Технологического института Токио придумала, как обойти это затруднение. Они разработали надежный способ производства двух длинных полупроводниковых полимеров n-типа (P1 и Р2) методом DArP, с использованием палладия и меди в качестве катализаторов.

Два полимера оказались почти идентичными и содержали две органические молекулы тиазола с атомами азота и серы. Однако положение атома азота в кольцах тиазола слегка отличалось в Р1 и Р2. Это привело к значительным и неожиданным изменениям в их полупроводниковых свойствах и структуре.

Хотя Р1 обладал более плоской структурой и должен был бы демонстрировать повышенную подвижность электронов, Р2 оказался еще интереснее.

Каркас этого полимера был скрученным, как звенья цепи, а подвижность электронов оказалась в 40 раз выше, чем у Р1, и даже выше, чем у самого эффективного полупроводникового полимера n-типа.

Помимо этого, полупроводящие устройства, изготовленные из Р2, очень стабильны, то даже если находятся долгое время на открытом воздухе. Обычно это слабое место полупроводниковых полимеров n-типа.

Полимер, значительно повышающий производительность однопереходных органических фотоэлементов, разработан недавно в Китае.  Его КПД достиг 16%.