灵感源于大自然的光合作用,掺杂空气可让有机半导体更导电

瑞典林雪平大学的研究人员开发了一种新方法,在空气作为掺杂剂的帮助下,可让有机半导体变得更具导电性。发表在最新一期《自然》杂志上的这项研究,是迈向未来生产廉价和可持续有机半导体的重要一步。

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林雪平大学副教授西蒙娜·法比亚诺表示,这种方法可以显著影响有机半导体的掺杂方式。新方法中所有组件都是实惠的、容易获得的,而且对环境友好,这是未来可持续电子产品的先决条件。

有机半导体可用于数字显示器、太阳能电池、LED、传感器、植入物和能量存储等领域。为了提高导电性和改善半导体性能,人们通常会引入掺杂剂。这些掺杂剂可促进半导体材料内电荷移动,并且可以定制以诱导正电荷(p掺杂)或负电荷(n掺杂)。目前使用的最常见的掺杂剂普遍存在反应性很强(不稳定)、造价昂贵、制造困难等缺点。

现在,研究人员开发出这种可以在室温下进行掺杂的方法,其中低效掺杂剂(例如氧)是主要掺杂剂,光可以激活掺杂过程,然后促进电子从低效的掺杂剂向有机半导体材料的转移。

新方法的灵感来源于大自然,因为它与光合作用有许多相似之处。具体而言,首先是将导电塑料浸入特殊的盐溶液(一种光催化剂)中,然后用光短时间照射它。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,留下一种p掺杂的导电塑料,其中唯一消耗的物质就是空气中的氧气。

光催化剂起到了“电子穿梭机”的作用,可以在牺牲剂存在的情况下,获取电子或将电子提供给材料。这在化学中很常见,但此前从未在有机电子中使用过。

本文采编:CY

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