由罗格斯大学新不伦瑞克分校的维塔利·波佐罗夫领导的一个国际研究小组开展的一项研究表明,有机材料制成的半导体只要稍微弯曲一下,其效率就可以提高一倍。这项研究的结果发表在今年11月的《高级科学》杂志上,将影响下一代电子产品的发展,如太阳能电池、传感器和可穿戴设备。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
提高有机半导体效率,造福电子的未来
改善有机半导体的电流有可能彻底改变未来的技术,因此,它已成为科学研究的主要焦点。
有机电子产品被视为技术的未来;他们有可能提供更便宜的半导体和开发具有增强性能的生态设备的前景,例如更好的能量回收,柔性显示器和灵活的照明。它们也已被用来开发印刷太阳能电池,使其能够扰乱可再生能源部门,帮助使可再生能够更便宜,更高效。
半导体本质上是一种导电材料,但也可根据不同的输入进行调谐。有机半导体是由有机分子构成的,通常是碳原子和氢原子的组合。
这些分子排列成光的结构,柔韧的范德华分子晶体可以利用光,这使得它们对光电子的发展至关重要。另一种选择是,传统的硅和锗半导体可能最终被有机半导体取代,因为它们价格昂贵且不灵活,限制了它们的应用。
然而,在有机半导体能够占据太空之前,还需要进行更多的研究,让科学家充分利用它们的潜力。目前,有机半导体的效率还不够高。
今年早些时候在该地区制造了一个重要的突破,导致双掺杂的引物,可以增加有机电子产品的效率。瑞典查尔摩科技大学研究人员的研究证明了有机半导体的真正未开发的潜力,鼓励其他国际团队继续发展。
Rutgers团队旨在进一步提高有机半导体的效率。他们指出,虽然有机半导体现在可以在无机硅半导体的速度下允许电力流过电流,但是增加这种流动的可能性仍未完全实现。应变工程是通过弯曲它们调谐半导体的过程;直到这一点的一种技术已经在研究中进行了研究,从而产生了结论结果。这就是罗格斯队队的目标。
研究
研究人员计划获得弯曲对导电效率影响的证据。该研究旨在探索应变对陷阱-自由电荷载流子迁移率的内在影响。对柔性单晶晶体管施加单轴机械应变的方法被认为是观察这些固有效应最方便的方法。
研究小组指出,虽然在单晶有机半导体中进行了应变变量测量,但还没有研究霍尔效应对有机半导体应变的影响。他们认识到,研究这将揭示固有(无陷阱)载流子迁移率对应变的响应。该团队通过应变因子量化了应变对迁移率的影响,开发了一个方程,可以有效地测量应变对电流的影响。
为了解决结果中潜在的模糊性,该团队将超薄单晶有机晶体管的四探针FET测量与校准单轴应变以及霍尔效应研究结合起来。
结果
拉曼测量数据表明,在压缩(拉伸)应变下,低频分子振动变硬,这一效应与某些拉曼模式相一致,这些模式与观察到的载流子迁移率随应变的变化相一致。这是首次从实验研究中得出这些结果。研究小组计算出,只要将有机晶体管弯曲1%,电子流的速度就能提高一倍。
未来发展
这个团队所取得的成果对电子的未来至关重要。获得的知识将为有机半导体的发展提供信息,这将塑造未来电子设备的潜在功能,包括那些将对人类生活产生重大影响的设备,如太阳能电池和可穿戴设备。
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