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水会在有机电子产品中形成陷阱

劣质有机半导体在以正确的方式制造时可以成为高质量的半导体。林雪平大学的研究人员在“ 自然材料”杂志的一篇文章中表示,有机电子设备中的电荷运动会因微量的水而显着减慢。

发现有机材料,如聚合物,可以作为半导体,在2000年获得诺贝尔化学奖。从那时起,有机电子学的研究真正爆发,尤其是在林雪平大学,这是世界领先的研究的基地。场。

然而,有机半导体不能像例如硅或其他无机材料的半导体那样有效地传导电流。科学家们发现其中一个原因是在电荷载体卡住的有机材料中形成陷阱。世界各地的一些研究小组一直在努力了解陷阱的位置,以及如何消除这些陷阱。

“所有有机半导体都存在陷阱,但它们在n型材料中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,”复杂材料部应用物理学教授Martijn Kemerink说。林雪平大学的设备。

p型材料具有正电荷,电荷载流子由空穴组成,而n型材料具有电子形式的电荷载流子,这使材料带负电荷。

林雪平大学的Martijn Kemerink和他的同事得出的结论是,水是该作品中的反面角色。具体地,认为水位于有机材料中的纳米尺寸的孔中并且从环境中吸收。

“在p型材料中,水中的偶极子与它们的负端对准孔,这些孔是带正电的,并且整个系统的能量降低。你可以说偶极子嵌入电荷载体使得它们不能再去任何地方,“Martijn Kemerink说。

对于n型材料,水以相反的方向取向,但效果是相同的,电荷被捕获。

已经进行了实验,其中材料被加热,使其干燥并使水消失。它可以在一段时间内正常工作,但随后材料会从周围空气中重新吸收水分,干燥所带来的大部分好处都会消失。

“水越多,陷阱越多。我们也表明,制造的薄膜更干燥,导电性能更好.Mathieu Linares的理论工作量化证实了我们对正在发生的事情的看法,这非常令人满意。 “ 自然材料”杂志上的文章不仅展示了如何取出水,还展示了如何确保水分不存在,以生产出具有稳定导电性的有机材料。“

为了防止一旦干燥后水再次进入材料,科学家们还开发了一种方法来去除水分子否则会穿透的空隙。该方法基于在合适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可以改为成为良好的半导体,只要它们是在干燥的气氛中制造的。我们已经证明,干燥制备的材料往往会保持干燥,而在以下情况下制造的材料则是然而,后者对水非常敏感。我们测试的材料也是如此,但没有任何迹象表明其他有机半导体材料表现不同,“Martijn Kemerink说。

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