Российские и европейские ученые обнаружили внутри тонких пленок из перспективного органического полупроводника особую зону, в которой возникает слой толщиной в одну молекулу, необычно хорошо проводящий ток, сообщает РИА Новости. Его описание было представлено в журнале Nanoscale Research Letters.
«Существование этого слоя может объяснять то, как именно олиготиофены проводят ток при высоких температурах. Более того, есть намеки на то, что и все прочие подобные материалы устроены подобным образом, что заставит нас пересмотреть теории о том, как наноструктура влияет на подвижность носителей заряда», — пишут ученые.
Органические транзисторы и диоды занимают важное место в современной микроэлектронике. Светодиоды и дисплеи на их основе смогли потеснить своих кремниевых «кузенов» и занять свою нишу в сфере мобильных и бытовых цифровых устройств.
С другой стороны, транзисторы из органики обладают как рядом преимуществ — высокой гибкостью и дешевизной, так и рядом серьезных недостатков – недолговечностью и низкой скорости работы, которые мешают их применению в промышленных масштабах. Это заставляет ученых искать новые органические материалы, которые бы не обладали подобными проблемами.
На эту роль, как отмечает Дмитрий Иванов, профессор МФТИ и директор исследований Национального центра научных исследований Франции (CNRS), сегодня претендуют так называемые олиготиофены, длинные органические цепочки, состоящие из колец ароматических углеводородов и атомов серы.
Как отмечает пресс-служба МФТИ, их стержневидные молекулы могут выстраиваться определенным образом на поверхности, на которую они нанесены, формируя своеобразные «стопки монет» из колец углеводородов. Ребра этих «монет» в соседних стопках расположены таким образом, что они напоминают паркетную «елочку». Подобная структура позволяет зарядам перемещаться от одной молекулы к другой, благодаря чему олиготиофены проводят ток.
Иванов и его коллеги пытались понять, сохраняется ли подобная структура в тонких пленках, аналоги которых сегодня используются при производстве жидкокристаллических дисплеев, гибкой электроники и других гаджетов. Для этого ученые вырастили несколько пленок из соединения DH4T, одной из популярных форм олиготиофенов, и проследили за тем, как от нее отражались рентгеновские лучи.
Эти опыты раскрыли необычный феномен. При нагреве внутри этого материала появлялась необычная фаза, не похожая ни на кристаллическую форму DH4T, которой он обладает при низких температурах, ни на его жидкокристаллическую ипостась, возникающую при температуре в 84 градуса Цельсия и выше.
В толще пленки, как показали дальнейшие наблюдения Иванова и его коллег, возник слой толщиной в одну молекулу, в котором молекулы были выстроены не в елочку, а в набор прямых линий. Они необычно хорошо переносили электрические заряды, что делало этот слой похожим на графен и другие «плоские» наноматериалы.
При этом, что самое интересное, этот слой не исчезал полностью при охлаждении материала и его следы оставались видны даже через два года после завершения экспериментов. Существование подобных структур, как считают ученые, необходимо учитывать при создании электронных устройств на базе органических полупроводников, так как они могут сильно влиять на их проводимость.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение