半导体是所有现代电子产品的基础。近日,一所国外大学的研究人员发现了一种新的方法,在空气作为掺杂剂的帮助下,有机半导体可以变得更具导电性。这一新的方法,是朝着未来廉价且可持续的有机半导体迈出的重要一步。研究人员表示:“我们相信这种方法对掺杂有机半导体的方式有着显而易见的影响,所有组件都是价格实惠、易于获取,并且是环境友好型的,这是未来可持续电子产品的优先条件。
导电材质是塑料而不是硅的半导体有许多潜在的应用,除其他外,有机半导体可用于数字显示器、太阳能电池、LED\传感器\植入物和能量存储。为了增强导电性并改变半导体特性,人们通常引入所谓的掺杂剂。这些添加剂能促进半导体材料内电荷的移动,并且可以定制以引诱导正电荷(P掺杂)或负电荷(N掺杂。)目前使用的最常见的掺杂剂通常要么反应性很强(不稳定)、昂贵的造假以及困难的制造过程,要么三者兼而有之。
图:有机半导体
目前,研究人员开发了一种可以在室温下进行的掺杂方法,其中低效掺杂(氧气)是主要的掺杂剂,用光激活掺杂过程。研究人员表示,她们受到大自然启发,因为它与光合作用有许多相似之处。在研究过程中,光激活光催化剂,然后促进电子从低效的掺杂剂转移到有机半导体材料。
新方法是将导电塑料浸入特殊的盐溶液(一种光催化剂)中,然后用光照射它一小段时间。照明的持续时间决定了材料的掺杂程度。之后,溶液被回收以供将来使用,留下 p 掺杂导电塑料,其中唯一消耗的物质是空气中的氧气。这有一定的可能性,因为光催化剂充当“电子穿梭机”,在存在牺牲性弱氧化剂或还原剂的情况下获取电子或将电子提供给材料。这在化学中很常见,但以前从未在有机电子学中使用过。
研究人员补充道:“还可以在同一个反应中结合 p 型掺杂和 n 型掺杂,这是非常独特的。这简化了电子设备的生产,特别是那些同时需要 p 型掺杂和 n 型掺杂半导体的设备,例如热电发电机。”。“所有部件都可以一次制造并同时掺杂,而不是一个接一个地掺杂,从而使该过程更具可扩展性,”