Organinės elektronikos proveržis: mokslininkai atskleidžia slaptus trūkumus!

Organinės elektronikos proveržis: mokslininkai atskleidžia slaptus trūkumus!

Marburgo Filipso universiteto ir Štutgarto Maxo Plancko kietojo kūno fizikos instituto tyrimai padarė didelę pažangą organinės elektronikos srityje. Visų pirma dėmesys skiriamas paviršiaus defektams, vadinamosioms „spąstų būsenoms“, kurios daro didelę įtaką srovės pernešimui organinio lauko efekto tranzistoriuose (OFET). Šių tyrimų metu buvo nustatyta, kad tranzistoriai be hidroksilo grupių izoliatoriaus sluoksnyje turi geresnes elektronų ir skylių pernešimo savybes. Šis stebinantis atradimas prieštarauja ankstesnėms prielaidoms, kad gali būti sutrikdytas tik elektronų pernešimas. Šie rezultatai buvo paskelbti žurnale „Advanced Materials“.

Mokslininkai naudoja šiuolaikinius fizinius metodus, tokius kaip rentgeno spindulių difrakcija ir atominės jėgos mikroskopija, kad galėtų atlikti tikslinius medžiagų ir sąsajų tyrimus. Tai labai svarbu siekiant pagerinti organinių tranzistorių veikimą, ypač tokiose srityse kaip lankstūs ekranai ir nešiojama elektronika. Sąsajų švara ir pasyvumas tapo pagrindiniu veiksniu siekiant geriau suprasti, kaip šie tranzistoriai veikia. Ankstesni matavimai dažnai buvo atliekami normaliomis aplinkos sąlygomis, tokiomis kaip drėgmė ir deguonis, o tai iškreipė gautus duomenis. Geresnis supratimas galėtų ne tik pagerinti OFET našumą, bet ir jų patikimumą.

Dielektriko, judrumo ir kontaktinio pasipriešinimo įtaka

OFET veikimui didelę įtaką turi įvairūs veiksniai, kurie turi būti optimaliai derinami kartu. Tai apima dielektrinę talpą, krūvininkų mobilumą, kontaktinę varžą ir laidumą. Pavyzdžiui, didesnė dielektrinė talpa lemia geresnį laidumą kanale esant tam tikrai vartų įtampai.

Krovinių laikiklių mobilumas taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį. Tai rodo, kaip lengvai elektronai ar skylės gali tekėti per puslaidininkinį kanalą. Didesnis mobilumas ne tik pagerina atsaką į vartų įtampos pokyčius, bet ir yra labai svarbus aukšto dažnio programų veikimui. Atsparumas kontaktui taip pat turi būti laikomas kritiniu klausimu, nes jis turi įtakos efektyviam įkrovos įpurškimui ir ištraukimui. Didelis kontaktinis atsparumas gali sukelti įtampos kritimą, kuris turi įtakos bendram veikimui.

OFET apibūdinimas ir testavimo metodai

Organinio lauko efekto tranzistorių apibūdinimas atliekamas naudojant du pirminius matavimų tipus: perdavimo ir išėjimo charakteristikas. Esant perdavimo charakteristikoms, nutekėjimo srovė vaizduojama atsižvelgiant į vartų įtampą su pastovia nutekėjimo įtampa. Čia svarbūs parametrai yra slenkstinė įtampa ir įjungimo/išjungimo srovės santykis, kurio reikėtų siekti.

Kita vertus, išvesties charakteristikos rodo ryšį tarp išleidimo srovės ir nutekėjimo įtampos esant įvairioms fiksuotoms vartų įtampos vertėms. Prisotinimo ir linijinės sritys čia yra ypač svarbios, nes jos yra svarbios vertinant didžiausią kanalo laidumą.

OFET medžiagos, dažnai organiniai polimerai arba mažos molekulės, nusodinamos ant įvairių substratų, tokių kaip stiklas, plastikas ar popierius. Prieš dengiant medžiagą svarbu kruopščiai paruošti pagrindą, kad būtų išvengta užteršimo. Elektrinių savybių nustatymo bandymai taip pat yra pagrindinė tyrimo proceso dalis.

Apibendrinant galima teigti, kad tyrimas rodo lemiamą inžinierių ir mokslininkų vaidmenį kuriant ir optimizuojant organines puslaidininkines medžiagas. Toks darbas Filipso universitete Marburge ir Maxo Plancko institute gali įveikti galimas technologijų kliūtis ir sukurti pagrindą būsimoms programoms, pavyzdžiui, kuriant organinius šviesos diodus (OLED) ir kitus optoelektroninius komponentus.