Los semiconductores orgánicos de baja calidad pueden convertirse en semiconductores de alta calidad cuando se fabrican de la manera correcta. Los investigadores de la Universidad de Linköping muestran en un artículo en Materiales de la naturaleza que el movimiento de las cargas en los dispositivos electrónicos orgánicos se ralentiza drásticamente por pequeñas cantidades de agua.
El descubrimiento de que los materiales orgánicos, como los polímeros, pueden actuar como semiconductores condujo a un Premio Nobel de Química en 2000. Desde entonces, la investigación dentro de la electrónica orgánica realmente ha explotado, sobre todo en la Universidad de Linköping, hogar de líderes mundialesinvestigación en el campo.
Sin embargo, los semiconductores orgánicos no conducen la corriente de manera tan eficiente como, por ejemplo, los semiconductores de silicio u otros materiales inorgánicos. Los científicos han descubierto que una de las causas de esto es la formación de trampas en los materiales orgánicos en los que la cargalos transportistas se atascan. Varios grupos de investigación en todo el mundo han estado trabajando duro para comprender no solo dónde se encuentran las trampas, sino también cómo se pueden eliminar.
"Hay trampas en todos los semiconductores orgánicos, pero probablemente sean un problema mayor en los materiales de tipo n, ya que estos son generalmente semiconductores más pobres que los materiales de tipo p", dice Martijn Kemerink, profesor de física aplicada en la División de ComplejoMateriales y dispositivos en la Universidad de Linköping.
Los materiales de tipo p tienen una carga positiva y los portadores de carga consisten en agujeros, mientras que los materiales de tipo n tienen portadores de carga en forma de electrones, lo que le da al material una carga negativa.
Martijn Kemerink y sus colegas de la Universidad de Linköping han concluido que el agua es el villano de la pieza. Específicamente, se cree que el agua se asienta en poros de tamaño nanométrico en el material orgánico y se absorbe del medio ambiente.
"En un material tipo p, los dipolos en el agua se alinean con sus extremos negativos hacia los agujeros, que están cargados positivamente, y la energía del sistema completo se reduce. Se podría decir que los dipolos incrustan los portadores de carga de manera queya no pueden ir a ninguna parte ", dice Martijn Kemerink.
Para los materiales de tipo n, el agua se orienta al revés, pero el efecto es el mismo, la carga queda atrapada.
Se han realizado experimentos en los que el material se calienta, para secarlo y hacer que el agua desaparezca. Funciona bien durante un tiempo, pero el material posteriormente reabsorbe el agua del aire circundante, y gran parte del beneficioganado por secado desaparece.
"Cuanta más agua, más trampas. También hemos demostrado que cuanto más secos se pueden fabricar las películas, mejores conductores son. El trabajo teórico de Mathieu Linares confirmó cuantitativamente nuestras ideas sobre lo que estaba sucediendo, lo cual fue muy satisfactorioNuestro artículo en Materiales de la naturaleza muestra no solo cómo sacar el agua, sino también cómo asegurarse de que el agua permanezca fuera, para producir un material orgánico con una conductividad estable "
Para evitar la recaptación de agua en el material una vez que se haya secado, los científicos también han desarrollado una forma de eliminar los huecos en los que las moléculas de agua habrían penetrado de otra manera. Este método se basa en una combinación de calentamiento del materialen presencia de un solvente orgánico adecuado.
"Los materiales que anteriormente se creía que eran semiconductores extremadamente pobres pueden convertirse en buenos semiconductores, siempre que se fabriquen en una atmósfera seca. Hemos demostrado que los materiales preparados en seco tienden a permanecer secos, mientras que los materiales que se fabrican en ella presencia de agua puede secarse. Sin embargo, estos últimos son extremadamente sensibles al agua. Esto es cierto para los materiales que hemos probado, pero no hay nada que sugiera que otros materiales semiconductores orgánicos se comporten de manera diferente ", dice Martijn Kemerink.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Linköping . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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