Ученые нашли способ усовершенствовать тонкопленочные электронные устройства

Исследователи из Калифорнии сделали открытие, которое позволит усовершенствовать работу органических тонкоплёночных электронных устройств.

Согласно отчету, опубликованному на веб-сайте Национальной лаборатории имени Э. Лоуренса в городе Беркли (Калифорния, США), американским ученым удалось определить пути, по которым электронный заряд передается от одной молекулы к другой в органической тонкой пленке. Результаты проведенного ими исследования также указывают на то, как можно химически модифицировать эту пленку, чтобы улучшить ее проводимость.

«Мы доказали, что когда молекулы в органической тонкой пленке размещены определенным образом, электропроводимость существенно повышается», - отмечает Микель Сальмерон, руководитель проекта и начальник Подразделения материаловедения в Национальной лаборатории имени Э.Лоуренса.

«Наши химики уже знают, как произвести пленку с четко фиксированным расположением молекул – значит, с помощью нашей методологии они смогут определить особенности молекулярного строения и уточнить его роль в переносе заряда внутри и между отдельными молекулами. Это, в свою очередь, поможет повысить производительность будущих органических электронных устройств».

Сальмерон и его коллега из Подразделения материаловедения Шауль Алони стали авторами работы, результаты которой были опубликованы в журнале «NanoLetters».

Под органической, пластиковой или полимерной электроникой обычно понимают устройства, использующие в качестве проводника не металлы и полупроводники, а углеродные молекулы. Они популярны благодаря своей низкой стоимости, малому весу и гибкости. Ожидается, что органическая электроника сыграет немаловажную роль в развитии молекулярных вычислений, однако на сегодняшний момент ее использование затруднено из-за низкой проводимости по сравнению с металлами и полупроводниками.

Чтобы зафиксировать кристаллическую структуру органической пленки, группа ученых использовала модели электронной дифракции. Однако определение структурной кристаллографической карты однослойной органической пленки с помощью пучков электронов стало нелегкой задачей.

«Эти органические молекулы исключительно чувствительны к электронам высокой энергии, - объясняет Алони. – Когда мы направляем поток электронов высокой энергии через пленку, это незамедлительно влияет на молекулы. Уже через несколько секунд мы не видим межмолекулярной структуры модели дифракции. Тем не менее, примененная правильно, электронная микроскопия может стать важным средством  получения уникальной информации об органических образцах».

Как отмечается, ученые преодолели эту трудность, используя специально разработанную ими методику в сочетании с трансмиссионным электронным микроскопом из исследовательского центра «Molecular Foundry». Модели электронной дифракции фиксировались в процессе того, как пучок параллельных лучей проходил над пленкой – далее полученные результаты обрабатывались компьютером, который создавал структурные кристаллографические карты.

«Эти карты содержат точную информация о размере, симметрии и ориентации элементарных ячеек, степени кристалличности и отклонениях на микрометрической шкале, - заявляет Вирджиния Алтоу. – Эти данные играют ключевую роль в понимании структуры и кинетических свойств органической пленки и позволяют нам отследить незначительные изменения, связанные с химическими модификациями пленки-подложки».

«Несмотря на то, что комбинация органических молекулярных пленок и подложек в данном исследовании проводит электрический ток через электронные дырки (то есть положительно заряженных энергетические отверстия), ученые утверждают, что структурное картографирование также может быть использовано для материалов, чья проводимость основана на электронах».

«Мы надеемся, что наша методология найдет широкое применение в исследовании новых материалов», - говорит Сальмерон.

TheEngineer, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.theengineer.co.uk/sectors/electronics/news/researchers-seek-to-advance-thin-film-electronic-devices/1012090.article