Вченим вдалося подвоїти електричну провідність органічних напівпровідників.
Дослідники зі Стенфордського університету вперше створили матриці з органічних напівпровідників, які мають питому електричну провідність, що перевищує в два рази провідність існуючих органічних напівпровідникових матеріалів. Процес створення "напружених структур" по суті означає більш близьке розташування молекул матеріалу по відношенню один до одного під час виробництва напівпровідника. Такі технології вже досить давно використовувалися при створенні кремнієвих напівпровідників, але для органічних матеріалів це було використано вперше. Таке якісне поліпшення характеристик органічних напівпровідників може послужити поштовхом для більш широкого їх застосування, що призведе до появи більш дешевих, легких і більш гнучких органічних електронних пристроїв, ніж їх кремнієві побратими.
Вважається, що органічна електроніка поки ще не в змозі конкурувати з кремнієвої з точки зору швидкості роботи, адже органічні напівпровідники обмежують рухливість електронів і проводять електричний струм набагато гірше кремнієвих. Давно відомо, що електричну провідність складних матеріалів можна значно збільшувати, створюючи штучне внутрішнє напруження на етапі їх виробництва.
"Напружені кристалічні решітки вже давно не є секретом. Ми прекрасно знаємо про їх підвищених електричних властивостях і це широко використовується при виробництві кремнієвих чіпів. Але до цих пір нікому не вдавалося зробити внутрішнє напруження в органічних кристалах напівпровідників, що мають скорочений відстань між молекулами їх складної структури", - розповів професор Зэнэн Бао (Prof Zhenan Bao) зі Стенфордського університету, який очолював дослідження.
У недалекому минулому вчені намагалися "стиснути" грати органічних напівпровідникових матеріалів, вирощуючи кристали в умовах високого тиску. "Але як тільки ми скидали тиск кристал напівпровідника повертався в його природне, "ненапружений" стан" - розповідає Бао. - "На цей раз нам вдалося стабілізувати кристали, правда довелося вдатися до більш складного процесу їх формування".
У новому процесі формування кристалів органічних напівпровідників вчені використовували тонкий шар рідкого напівпровідника, "затиснутого" між двома металевими пластинами. Нижня пластина була нагріта, тому верхня пластина безперешкодно ковзала, плавала по шару рідкого матеріалу. Під час переміщення верхньої пластини один її край поступово звільняє, дає доступ до навколишнього середовища шару рідкого напівпровідникового матеріалу. Розчинник тут же випаровується і залишається тонка плівка органічного напівпровідника.
Структура формується напівпровідникового матеріалу безпосередньо залежить від швидкості руху верхньої пластини. Перевіряючи електричні властивості матеріалів, отриманих при різних швидкостях руху пластини, вчені виявили, що максимальна питома електропровідність досягається при русі пластини зі швидкістю 2.8 мм/сек.
Отримане значення електропровідності "напруженого" напівпровідника в два рази перевищувало аналогічне значення найкращих існуючих видів органічних напівпровідників та в 11 разів перевищувала провідність ненапруженого виду цього ж самого матеріалу.