Un equipo de investigación de la Universidad de Umeå en Suecia ha demostrado, por primera vez, que es posible un transporte de carga vertical muy eficiente en polímeros semiconductores mediante la cadena controlada y la orientación cristalina. Estos resultados pioneros, que mejoran el transporte de carga en polímeros en más de1,000 veces, tienen implicaciones para los dispositivos optoelectrónicos orgánicos y se publicaron recientemente en la revista Materiales avanzados .
Los polímeros semiconductores conjugados plástico poseen propiedades ópticas y electrónicas excepcionales, que los hacen muy atractivos en la producción de dispositivos optoelectrónicos orgánicos, como por ejemplo células solares fotovoltaicas OPV, diodos emisores de luz OLED y láseres.
Los polímeros de politiofeno, como el poli 3-hexiltiofeno, P3HT, se encuentran entre los polímeros semiconductores más estudiados debido a su fuerte absorbancia óptica y facilidad de procesamiento en una película delgada desde la solución. Tanto en OPV como en OLED, las cargas deben sertransportado en la dirección fuera del plano vertical dentro de la película de polímero.
Sin embargo, hasta ahora, la movilidad del portador de carga vertical de los semiconductores orgánicos, es decir, la capacidad de las cargas para moverse dentro del material, ha sido demasiado baja para producir un transporte de carga rápido en dispositivos electrónicos. El transporte de carga más rápido puede ocurrir a lo largo de la cadena principal del polímero.Sin embargo, un método para producir una orientación de cadena controlada y una alta movilidad en la dirección vertical ha sido difícil de alcanzar hasta ahora.
En el presente trabajo, un equipo de químicos y científicos de materiales, dirigido por el profesor David R. Barbero de la Universidad de Umeå, ha encontrado un nuevo método para alinear cadenas verticalmente y producir un transporte eficiente de cargas eléctricas a través de la cadena principal de la cadena. En esteAdemás, en un nuevo estudio, se obtuvieron transporte de alta carga y alta movilidad sin ningún tipo de dopaje químico, que a menudo se utiliza para mejorar artificialmente el transporte de carga en polímeros.
"El transporte de carga eléctrica se mejora en gran medida únicamente por la cadena controlada y la orientación cristalina dentro de la película. La movilidad medida fue aproximadamente mil veces mayor que la reportada previamente en el mismo semiconductor orgánico", dice David Barbero.
¿De qué manera afectarán estos resultados al campo de la electrónica orgánica?
"Creemos que estos resultados afectarán los campos de las células solares de polímeros y los fotodiodos orgánicos, donde las cargas se transportan verticalmente en el dispositivo. Los dispositivos de base orgánica han sido tradicionalmente más lentos y menos eficientes que los inorgánicos por ejemplo, de silicio,en parte debido a la baja movilidad de los semiconductores orgánicos de plástico. Por lo general, los semiconductores de plástico, que son solo semicristalinos, tienen una movilidad de agujeros aproximadamente 10,000 veces menor que el silicio dopado, que se usa en muchos dispositivos electrónicos. Ahora mostramos que eses posible obtener una movilidad mucho más alta y mucho más cercana a la del silicio, mediante una alineación de cadena vertical controlada y sin dopaje ", dice David Barbero.
El transporte de carga se midió usando mediciones eléctricas nanoscópicas, y proporcionó una movilidad promedio de 3.1 cm2 / Vs, que es la movilidad más alta jamás medida en P3HT, y que se acerca a una estimación teórica de la movilidad máxima en P3HT. Cristalinidad y molecularLa caracterización de empaquetamiento del polímero se realizó mediante difracción de rayos X sincrotrón en el Acelerador Nacional SLAC de la Universidad de Stanford y confirmó que las altas movilidades medidas se debieron a la reorientación de las cadenas y cristalitos del polímero, lo que condujo a un transporte de carga rápido a lo largo del polímero.columna vertebral.
Estos resultados, publicados en Materiales avanzados , puede abrir la ruta para producir dispositivos electrónicos orgánicos más eficientes con transporte de carga vertical por ejemplo, OPV, OLED, láser, etc., por un método simple y económico, y sin requerir la modificación química del polímero.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Umea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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