Шведские ученые разработали метод легирования полупроводников на основе кислорода и света. Погрузив проводящий пластик в специальный солевой раствор и осветив его светом, команда получила электропроводящий пластик с положительными зарядами. Новая технология позволяет производить и легировать несколько полупроводников одновременно. Все необходимые компоненты доступны по цене и потенциально безвредны для окружающей среды. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Полупроводники — это кристаллические вещества, которые с ростом температуры или под действием света пропускают большое количество электрических зарядов. Они лежат в основе всей современной электроники. Обычно главным материалом полупроводника выступает кремний, однако вместо него может использоваться и проводящий пластик. Полупроводники на его основе применяются в цифровых дисплеях, солнечных элементах, светодиодах, датчиках и имплантатах. Как правило, органические полупроводники дополнительно легируют — вводят добавки, повышающие электропроводимость и меняющие свойства полупроводников. Легирующие добавки способствуют перемещению электрических зарядов внутри полупроводникового материала и могут создавать положительные (p-легирование) или отрицательные (n-легирование) заряды. Легированные органические проводники обладают лучшей проводимостью, чем остальные, однако необходимые для этого добавки часто оказываются нестабильными, дорогими и сложными в производстве.
Шведские ученые решили это исправить. Они разработали метод легирования с участием кислорода и света. Исследователи погрузили проводящий пластик в специальный солевой раствор — фотокатализатор — и воздействовали на него светом в течение короткого периода времени. Достав материал обратно, ученые получили электропроводящий пластик с положительными зарядами. Единственное вещество, которое команда использовала для легирования, — кислород. Фотокатализатор забирает электроны из пластика и передает их обратно, если в растворе содержатся дополнительные слабые окислители или восстановители.
«Также возможно комбинировать p- и n-легирование в одной и той же реакции, что является совершенно уникальным явлением. Это упрощает производство электронных устройств, особенно тех, где требуются полупроводники, легированные как p, так и n — например, термоэлектрические генераторы. Все детали могут быть изготовлены и подвергнуты легированию одновременно, а не по одной, благодаря чему можно масштабировать производство», — рассказал Симоне Фабиано, соавтор исследования из Университета Линчёпинга, Швеция.
По словам ученых, результаты позволят перейти к новому этапу развития дешевых и устойчивых органических полупроводников. Все компоненты доступны по цене и потенциально безвредны для окружающей среды.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
