Badania nad ultracienkimi materiałami półprzewodnikowymi prowadzą naukowcy z Katedry Fizyki Molekularnej Politechniki Łódzkiej. Najnowsze wyniki ich prac pokazują, jak uzyskać najkorzystniejsze parametry użytkowania tych urządzeń.
Obecna elektronika oparta jest przede wszystkim na krzemie i półprzewodnikach nieorganicznych. Przyszłość należy jednak do elektroniki organicznej, w której wykorzystywane są biodegradowalne materiały oparte na związkach węgla. Układy organiczne w porównaniu z tradycyjnym krzemem są nie tylko bardziej przyjazne dla środowiska, ale mają też sporo innych zalet. Są lekkie, elastyczne, wytrzymałe, można je łatwo i stosunkowo tanio drukować lub nanosić na różne powierzchnie na skalę przemysłową, a przy spełnieniu odpowiednich warunków mogą mieć one porównywalne właściwości elektryczne jak tradycyjne tranzystory oparte na krzemie. Potencjalne zastosowania półprzewodników organicznych są bardzo szerokie i obejmują m.in.: elastyczne układy elektroniczne, organiczne ogniwa fotowoltaiczne oraz wysokiej jakości kolorowe, elastyczne wyświetlacze cienkowarstwowe.
Elektronika organiczna rozwija się obecnie bardzo prężnie na całym świecie, a naukowcy, wśród nich także badacze z Katedry Fizyki Molekularnej Politechniki Łódzkiej pracują nad uzyskaniem materiałów o jak najkorzystniejszych właściwościach, i jednocześnie pozwalających na tanią i jak najmniej skomplikowaną produkcję organicznych urządzeń elektronicznych.
Kluczowe właściwości organicznego materiału półprzewodnikowego, takie jak np. transport ładunków elektrycznych, zależą od jakości pojedynczych warstw, z których taki materiał jest złożony. O jakości materiału decyduje zatem m.in. uporządkowanie cząsteczek w pojedynczej warstwie, wielkość kryształów czy układ domen. Nasze badania koncentrują się na tym, jak otrzymać cienkie warstwy o najwyższej jakości, zapewniające jak najkorzystniejsze parametry użytkowe materiału – mówi dr inż. Tomasz Marszałek, kierownik zespołu.
W sierpniu 2020 r. na łamach jednego z najbardziej prestiżowych czasopism naukowych z dziedziny materiałoznawstwa Nature Materials ukazała się praca, której współautorami byli łódzcy naukowcy, opisująca model teoretyczny, pokazujący jak proces nanoszenia materiałów półprzewodnikowych (tzw. nanoszenie metodą roztworową) wpływa na jakość warstw. Naukowcom udało się także doświadczalnie potwierdzić prawdziwość tego modelu.
Tegoroczna publikacja w Advanced Electronic Materials jest ponownym potwierdzeniem modelu teoretycznego i pokazuje, jak różna morfologia powierzchni warstw półprzewodnikowych wpływa na transport ładunków w organicznych tranzystorach. Naukowcy wiedzą więc już, jak modelować i modyfikować morfologię warstw, żeby uzyskać wydajny transport ładunków w urządzeniu.
Najnowszy artykuł opublikowany w czasopiśmie Advanced Functional Materials wyjaśnia natomiast, jak wpływa szybkość nanoszenia warstw półprzewodnikowych na właściwości elektryczne materiału.
Dzięki temu jesteśmy w stanie ustalić, jakie warunki nanoszenia warstw zapewnią najlepsze parametry użytkowania elektronicznych urządzeń organicznych – wyjaśnia dr inż. Tomasz Marszałek.
źródło: FNP