Органические полупроводники ждет блестящее будущее

 


Такие свойства нового устройства обусловлены созданием т.н. "ионного перехода" (по аналогии с p-n переходом в обычных полупроводниках). Все ранее известные полупроводники - органические или неорганические - делятся на два типа: n-типа, где в материале есть избыток свободных электронов, и p-типа, где существует дефицит электронов, или, соответственно, избыток "дырок" - атомов в кристаллической решетке с положительным зарядом. p-n-переход лежит в основе всех современных полупроводниковых устройств - диодов, транзисторов и т.д. Органические полупроводники также могут содержать фрагменты с избытком или дефицитом заряда, но у них носителем положительного или отрицательного заряда являются ионные формы органических молекул, составляющих полупроводник.
Ученые наложили друг на друга два тонких слоя органического материала с положительными и отрицательными зарядами, а затем нанесли слой из проводящего полимера сверху и снизу этого двуслойного материала. Верхний слой при этом прозрачен для оптического излучения. При контакте двух органических полупроводников отрицательные ионы мигрируют из одного из них в другой, как и положительные ионы в противоположном направлении. Эта миграция продолжается до тех пор, пока не установится равновесие.

Этот процесс аналогичен тому, что происходит при миграции электронов и дырок в обычном p-n переходе. В случае неорганического полупроводника разность потенциалов, прикладываемая к p-n переходу, вызывает миграцию электронов в одном направлении и дырок - в противоположном. Миграция ионного заряда в органическом полупроводнике приводит к возникновению большей разности потенциалов, а она, в свою очередь, приводит к тому, что при рекомбинации положительных и отрицательных ионов возникают возбужденные молекулы, которые затем быстро теряют энергию в виде оптического излучения.

Процесс может идти и в обратном направлении - если осветить ионный контакт пучком света, в нем происходит отщепление электронов у молекул и образование положительных ионов. Наличие положительных ионов определяет преимущественное направление движения образовавшихся свободных электронов, и, таким образом, возникает электрический ток.

Движение зарядов в одном направлении происходит без потенциального барьера, в то время как в противоположном направлении ток практически не течет, поэтому на основе ионного перехода можно создавать выпрямительные схемы. Изменение конфигурации ионного заряда путем наложения внешнего напряжения приведет к тому, что переход может стать вместо проводника изолятором, и на этой основе можно создать элемент памяти для компьютера.

Кроме всего прочего, органическим полупроводникам можно придавать самые разные формы, делать из них гибкие рулонные материалы. Производство их недорого в сравнении с неорганическими материалами на основе кремния, а для их получения могут быть использованы разнообразные исходные компоненты.

Источник: CNews