Знайдено метод забезпечення контакту між металом і вуглецевими матеріалами для виробництва органічної електроніки
До останнього часу було практично неможливо визначити пари відповідних матеріалів, металів і вуглецевмісних органічних сполук, контакт між якими забезпечив би якісне електричне з'єднання, необхідне для функціонування органічної електроніки. Такі пари матеріалів підбиралися тільки емпірично, досвідченим шляхом. Тепер, завдяки роботі команди вчених з університету Гумбольдта, Берлін, очолюваної доктором Георгом Хаймелем (Dr. Georg Heimel) і професором Норбертом Кохом (Prof. Norbert Koch), став відомий механізм утворення зв'язків між металами і органічними молекулами, що дозволить створювати надійні електронні компоненти, що складаються з металевих електродів і органічних напівпровідникових матеріалів.
"Ми працювали над цією проблемою протягом багатьох років, але тільки останнім часом всі наші знання, отримані в результаті теоретичних розрахунків і експериментальних досліджень, стали складатися в одну заключну картину", - пояснює доктор Георг Хаймель. Проводячи систематичні дослідження, вчені вивчали різні типи молекул, основою яких є сполучені кільця ароматичних молекул, з'єднаних з металевою поверхнею. Ці молекули відрізнялися один від одного лише невеликими деталями, кількістю атомів кисню, що входять до складу їх заснування, а в якості металу використовувалися мідь, срібло та золото.
Використовуючи фотоэлектронную спектроскопію (UPS і XPS), що реалізується з допомогою джерела синхротронного випромінювання BESSY II, дослідники ідентифікували всі хімічні зв'язки, які сформувалися між металевими поверхнями і досліджуваними органічними молекулами. Крім цього, вченим вдалося провести вимірювання енергетичних рівнів електронів, які забезпечують електричну провідність в місцях з'єднань. Дослідницька група з Тюбінгенського університету (Tubingen University) змогла визначити точні значення відстаней між органічними молекулами і металевими поверхнями за допомогою стоячої хвилі гамма-випромінювання, використовуючи синхотронный джерело випромінювання ESRF у Греноблі, Франція.
Проведені експерименти показали, що при контакті атомів кисню, які входять в органічну основу, з декількома атомами металу внутрішня структура органічної молекули змінилася таким чином, що молекули втратили свої напівпровідникові властивості і стали провідниками електрики, подібно до металевої поверхні. Такі ефекти не спостерігалися з органічними молекулами, які містили не змінені органічні підстави. Використовуючи набір отриманих даних, дослідники змогли обчислити основні принципи і закони, які визначають електричну провідність в місці контакту металевої поверхні з органічними напівпровідниковими матеріалами.
"В результаті наших досліджень ми отримали теоретичний інструмент, який дозволяє дізнатися наскільки хорошим буде контакт і появи яких ефектів слід очікувати в точках дотику різних металів з активними углеродосодержащими органічними матеріалами. Використовуючи ці інструменти вже зараз можна приступати до розробки органічної електроніки та електронних пристроїв, які можуть бути м'якими, пластичними і володіти масою інших чудових властивостей" - розповів доктор Хаймель.