Organski polprevodniki so na robu čudni | 2020

Vsebina:

Anonim

Delo, objavljeno ta teden v Ljubljani Nature Communications , podrobnosti o tem, kako se elektronske lastnosti na robovih organskih molekularnih sistemov razlikujejo od ostalih materialov.

Organski materiali - plastika - so zelo zanimivi za uporabo v solarnih panelih, svetlečih diodah in tranzistorjih. So poceni, lahki in za proizvodnjo potrebujejo manj energije kot silicij. Vmesniki - kjer se ena vrsta materiala sreča z drugo - igra ključno vlogo pri funkcionalnosti vseh teh naprav.

"Ugotovili smo, da je premik polarizacijske energije iz roba teh materialov v notranjost pomemben in ga ni mogoče zanemariti pri oblikovanju komponent," pravi raziskovalka UBC Katherine Cochrane, avtorica prispevka.

"Čeprav smo pričakovali nekaj razlik, smo bili presenečeni nad velikostjo učinka in da se je pojavila na lestvici ene same molekule," dodaja raziskovalka UBC Sarah Burke, strokovnjakinja za elektronske in optoelektronske materiale in avtorja na papirju.

Raziskovalci so pregledali "nano-otoke" združenih organskih molekul. Molekule smo odložili na srebrni kristal, prevlečen z ultra tanko plastjo soli, le dva atoma globoko. Sol je izolator in preprečuje interakcijo elektronov v organskih molekulah s tistimi v srebru - raziskovalci so želeli izolirati interakcije molekul.

Ne le, da imajo molekule na robu nano-otokov zelo različne lastnosti kot v sredini, so razlike v lastnostih odvisne od položaja in orientacije drugih molekul v bližini.

Raziskovalci, ki so del UBC-jevega Inštituta za Quantum Matter, so uporabili preprost analitični model, da bi razložili razlike, ki jih je mogoče razširiti, da bi napovedali lastnosti vmesnikov v veliko bolj kompleksnih sistemih, kot so tisti, ki so se pojavili v pravi napravi.

"Herbert Kroemer je v svojem Nobelovem predavanju dejal, da je" vmesnik naprava "in enako velja za organske materiale," pravi Burke. "Razlike, ki smo jih videli na robovih molekularnih skupin, kažejo na en učinek, ki ga bomo morali upoštevati, ko načrtujemo nove materiale za te naprave, a verjetno so še veliko več presenečenj, ki čakajo na odkritje."

Cochrane in njegovi sodelavci nameravajo še naprej gledati na to, kaj se dogaja na vmesnikih v teh materialih, in sodelovati z kemiki za materiale, ki vodijo pravila oblikovanja za strukturo in elektronske lastnosti prihodnjih naprav.

Metode

Poskus je bil izveden na UBC-jevem Laboratoriju za atomsko slikanje, ki ima tri posebej zasnovane ultra-tihe prostore, ki omogočajo, da instrumenti sedijo v popolni tišini, popolnoma mirno in opravljajo svoje občutljive meritve. To je raziskovalcem omogočilo, da so z orodjem, imenovanim skenirni tunelski mikroskop (STM), vzeli gosto zbirko podatkov, ki jim je pokazala raven energije v realnem prostoru na lestvici posameznih atomov.