22/12/2011 - Verbesserte Leitfähigkeit von organischen Halbleitern

Menéame

Ein Forscherteam an der Universität Stanford hat Moleküle mit einer neuen Technik in mehr als doppelt so schnell verpackt wie die elektrische Ladung durch das Halbleitermaterial.

Wie die Experten betonten, könnten Bio- Halbleiter den Beginn des Zeitalters der Klappsmagazine, neue HD-Bildschirme und Kleidung aus Materialien markieren, die die Energie der Sonne nutzen können, um verschiedene Geräte zu laden. Der bisher größte Nachteil bestand jedoch darin, dass organische Halbleiter die Elektrizität nicht sehr gut fahren.

In einem Artikel in der Zeitschrift "Nature" beschreiben Stanford Forscher unter der Leitung des Chemieingenieurs Zhenan Bao, wie die Elektronen die Fähigkeit verbessert haben, sich durch organische Halbleiter zu bewegen. Das Geheimnis besteht darin, die Moleküle zu verpacken, während die Kristalle der Halbleiter gebildet werden (verspannt).

Bao und seine Mitarbeiter haben mehr als verdoppelt den Rekord der elektrischen Leitfähigkeit eines organischen Halbleiters. "Die angespannten Netzwerke sind kein Geheimnis. Wir wissen seit Jahrzehnten von ihren Eigenschaften, und sie werden in Siliziumchips der heutigen Computer verwendet; bislang hat jedoch niemand Erfolg bei der Schaffung eines spannungsstarken und stabilen Netzes von organischen Halbleitern mit sehr kurzer Entfernung zwischen den Molekülen," erklärt Bao.

In der Vergangenheit haben die Ingenieure versucht, die Gewebe dieser Materialien synthetisch zu komprimieren und die Kristalle unter großem Druck herzustellen. Sobald der Druck jedoch freigesetzt wird, kehrt das Glas nur in seinen natürlichen Zustand zurück.

Die Bao-Ausrüstung hat eine ähnliche Technik wie ein bekannter Beschichtungsprozess in der Halbleiterindustrie verwendet; indem sie eine dünne flüssige Schicht des Halbleiters zwischen zwei Metallplatten platziert, wird die untere Platte erhitzt und die obere Platte schwebt über der Flüssigkeit und gleitet durch sie, so dass, während die obere Platte bewegt wird, die Lösung einem verdampften Lösungsmittel ausgesetzt wird und, von der unteren Platte beheizt, die Kristalle bilden einen feinen Film.

Die Ingenieure konnten dann die Geschwindigkeit, mit der sich die obere Platte bewegt, die Dicke der Schicht, die Temperatur der unteren Platte und andere technische Faktoren, um optimale Ergebnisse zu erzielen, manipulieren.

Die Kristalle bilden je nach Geschwindigkeit unterschiedliche Strukturen, mit denen sich die obere Platte bewegt. Diese Unterschiede sind in den Fotos offensichtlich; bei niedriger Geschwindigkeit bilden die Kristalle lange und gerade Strukturen, bei höherer Geschwindigkeit bilden die Glasscheiben extrem unregelmäßige Muster, und bei anderen Geschwindigkeiten ähneln die Muster kleinen Schneeflocken. Die Ingenieure stellten fest, dass die optimale elektrische Leitfähigkeit erreicht wird, wenn die obere Platte auf 2,8 Millimeter pro Sekunde verschoben wird.

Laut Dr. Stefan Mannsfeld, Teamwissenschaftler und Röntgendispersionsexperte der Stanford University, "hat unsere Analyse nicht nur die Auswirkung der Spannung auf die Geometrie des Netzwerks gesehen, sondern auch die genaue Form des Molekülpakets bestimmt."

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