Гостевые молекулы в структуре хозяинаОгромный потенциал применения органической электроники был ясно продемонстрирован, например, успехом органических светодиодов (OLED) в последние годы. Олиготиофен (4T) и политиофен (P3HT), два типичных органических полупроводника, могут быть легированы молекулами второго типа, такими как сильный акцептор электронов (F4TCNQ), например, для регулирования электропроводности.
Однако до недавнего времени было плохо изучено, как именно эти гостевые молекулы интегрируются в структуру хозяина. Поэтому всегда предполагалось однородное распределение, аналогичное распределению в неорганических полупроводниках.Необычные характеристики
Международная группа, возглавляемая Объединенной исследовательской группой Molecular Systems в HZB и Humboldt-Universitat zu Berlin, теперь смогла продемонстрировать, что это не относится ни к олиготиофену, ни к политиофену. Группа, возглавляемая доктором Инго Зальцманном и профессором Норбертом Кохом, ранее экспериментировала и уже смоделировала другие системы, чтобы узнать, как легирование органических полупроводников влияет на их электронную структуру и, следовательно, на их проводимость. Это дало ключ к разгадке необычных характеристик этого класса материалов, в которых гибридизация молекулярных орбиталей играет ключевую роль.
Поэтому они изготовили серию органических тонких пленок со все более высоким уровнем легирования и исследовали эти образцы с использованием методов дифракции рентгеновских лучей на канале KMC-2, управляемом доктором Дэниелом Тоббенсом. С помощью этого метода они смогли точно определить зависимость кристаллической структуры от степени легирования.Сокристаллиты как легирующие примесиИх результаты для органических полупроводников 4T и P3HT показали, что гостевые молекулы — совершенно вопреки ожиданиям — не включены равномерно в решетку-хозяин вообще.
Вместо этого в чистой кристаллической матрице хозяина образуется вторая кристаллическая фаза сокристаллитов хозяин / гость. Эти сокристаллы играют роль легирующей примеси вместо настоящих чистых легирующих молекул в таких системах.Лучшее понимание для большего контроля«Важно более точно понимать фундаментальные процессы, связанные с молекулярным электрическим легированием органических полупроводников», — поясняет Зальцманн, продолжая: «Если мы хотим успешно использовать эти виды материалов в приложениях, мы должны иметь возможность контролировать их электронные компоненты. свойства так же точно, как мы обычно делаем сегодня с неорганическими полупроводниками ».