有机半导体薄膜示意图显示，大畴(蓝色和绿色)之间的界面区域由随机取向的小的纳米晶畴(紫色)组成。
有机半导体可以很容易地使用溶液打印，使其成为一种廉价的、可扩展的硅基器件的替代品。它们被用于光伏电池、场效应晶体管和led。
然而，这些半导体的一个主要缺点是源于有机半导体薄膜的畴界面的不一致的性能。到目前为止，问题的根本原因还不清楚。这个问题现在似乎已经解决了，通过使用一种创新的显微镜技术伯克利实验室研究人员。
这种新型显微镜能够分析TIPS-pentacene(一种高性能的溶液处理有机半导体)的畴界面。研究小组发现，在固溶铸造过程中，随机组织的纳米晶体被动力学捕获在畴界面中。这些纳米晶体往往会阻碍载流子的流动。
如果界面整洁干净，就不会对性能产生如此大的影响，但纳米晶体的存在降低了载流子的迁移率。我们的界面纳米晶模型与观测结果一致，提供了关键信息，可用于将溶液处理方法与最佳器件性能关联起来。
Naomi Ginsberg是美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的化学教师
这项研究发表在《自然通讯》杂志上，由金斯伯格领导，他在加州大学伯克利分校的化学和物理系以及伯克利实验室的物理生物科学和材料科学部任职。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球这篇题为“激子动力学揭示了溶液浇铸有机半导体薄膜隐藏界面上分子间有序的聚集体”的论文的合著者是Hao Wu, Benjamin Cotts和Cathy Wong。
碳产生大分子的能力，如并五苯和苯形成了有机半导体的基础。这些分子在绝缘体和金属之间表现出导电性。不需要在硅和其他无机半导体中使用昂贵的高温退火，有机材料很容易通过溶液处理以晶体薄膜的形式制造出来。欧洲杯足球竞彩虽然已经揭示了有机器件的性能是基于晶体畴界面，但畴界面形态的全面细节仍然未知。
在有机半导体薄膜的界面域小于衍射极限，隐藏的表面探针技术，如原子力显微镜，和他们的纳米尺度的不均一性通常不能用x射线方法解决。此外，我们研究的tips -并五苯晶体几乎是零发射的，这意味着它不能用光致发光显微镜来研究。
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该团队使用瞬态吸收(TA)显微镜来克服这些挑战。在TA显微镜下，瞬态能态被飞秒激光脉冲激发，并利用探测器测量相应的吸收光谱变化。研究人员将TA显微镜应用在自己的光学显微镜上，产生了比传统TA显微镜小1000倍的焦距体积。他们还使用了多种不同的光偏振来隔离在相邻域中不可见的界面信号。
仪器仪表，包括非常好的探测器，为确保良好的信噪比而辛苦收集的数据，以及我们设计实验和分析的方式，都是我们成功的关键。我们的空间分辨率和光偏振灵敏度也至关重要，以便能够明确地看到界面的特征，而不是被体积所淹没，这对原始信号的体积贡献更大。
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这项新技术揭示了有机半导体薄膜隐藏界面的结构模式，为确保有机材料的成本效益和可扩展的解决方案加工提供了一个预测因素。欧洲杯足球竞彩它还应有助于缓解不连续和优化电荷载体的移动。目前，研究人员采用一种试错法，即测试不同的溶液铸造条件来评估产生的器件的性能。
我们的方法通过表征进入器件的薄膜的微观细节，并推断溶液浇铸如何在界面上创建结构，从而在器件优化的反馈回路中提供了一个重要的中介。因此，我们可以建议如何改变固溶铸造参数的微妙平衡，以获得更多的功能膜。
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参考文献