半导体是一切现代电子科技类产品的根底。现在,瑞典林雪平大学的研讨人员开发出了一种新办法,在空气作为掺杂剂的协助下,有机半导体能够变得更导电,有望进步电子设备出产的可扩展性和环境可继续性。这项宣布在《天然》(Nature)杂志上的研讨是向未来廉价和可继续有机半导体迈出的重要一步。
这种新办法是将导电塑料浸入一种特别的盐溶液(一种光催化剂)中,然后用光对其进行短时刻的照耀,然后得到一种掺杂 p 的导电塑料,在这种塑猜中,仅有耗费的物质是空气中的氧气。资料来历:Thor Balkhed
咱们信任,这种办法将极大地影响咱们掺杂有机半导体的办法。林雪平大学副教授西蒙娜-法比亚诺(Simone Fabiano)说:一切元件都价格低、易于取得,并且可能对环境无害,这是未来可继续电子科技类产品的先决条件。
根据导电塑料而非硅的半导体具有许多潜在运用。其间,有机半导体可用于数字显示器、太阳能电池、发光二极管、传感器、植入物和动力贮存。
为了增强导电性和改动半导体特性,一般会引进所谓的掺杂剂。这些添加剂可促进半导体资料内部电荷的移动,并可定制为诱导正电荷(p-掺杂)或负电荷(n-掺杂)。现在最常用的掺杂剂一般反响性很强(不稳定)、价格昂贵、制作难度大,或许三者兼而有之。
现在,林雪平大学的研讨人员开发出了一种可在室温下进行的掺杂办法,将氧等低效掺杂剂作为首要掺杂剂,并经过光激活掺杂进程。
咱们的办法受到了大天然的启示,由于它与光合作用等有许多相似之处。在咱们的办法中,光能激活光催化剂,然后促进电子从一般低效的掺杂剂转移到有机半导体资料,Simone Fabiano 说。
这种新办法是将导电塑料浸入一种特别的盐溶液(一种光催化剂)中,然后用光照短时刻。光照时刻的长短决议了资料的掺杂程度。之后,将溶液收回以供将来运用,留下的是掺杂 p 的导电塑料,其间仅有耗费的物质是空气中的氧气。
之所以能做到这一点,是由于光催化剂充当了电子穿梭机的人物,在献身性弱氧化剂或还原剂存在的情况下,向资料吸收电子或捐赠电子。这在化学中很常见,但曾经从未在有机电子学中运用过。
咱们还能够在同一反响中结合 p 掺杂和 n 掺杂,这是很共同的。这简化了电子设备的出产,尤其是那些需求一起掺杂 p 和 n 的半导体的设备,如热电发生器。Simone Fabiano 说:一切部件都能够一起制作,一起掺杂,而不是一个一个地掺杂,这使得工艺更具可扩展性。
与传统半导体比较,掺杂有机半导体具有更加好的导电性,并且这种工艺能够按份额扩大。有机电子实验室的西蒙娜-法比亚诺(Simone Fabiano)及其研讨小组于2024年早一点的时分展现了怎么运用水等环保溶剂加工导电塑料;这是他们的下一步研讨。
沃伦贝格学院研讨员西蒙娜-法比亚诺(Simone Fabiano)说:咱们正在尽力全方面了解其背面的机理以及还有哪些潜在的运用领域。但这是一种十分有远景的办法,标明光催化掺杂是有机电子学的新柱石。
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