Полупроводниковый материал на основе фуран-фениленового со-олигомера

5 октября 2016 года пресс-служба НГУ сообщила о разработке органических светоизлучающих полупроводников.

Согласно заявлению НГУ, группа учёных Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) опубликовала результаты мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники - специалисты первыми в мире вырастили из раствора монокристаллы фуран-фениленовых со-олигомеров, обладающие полупроводниковым и люминесцентным свойствами, и выяснили, что квантовый выход фотолюминесценции для них превышает 65%. Подобные соединения, считают создатели, в перспективе могут использоваться для производства органических светоизлучающих транзисторов и гибких электронных устройств^[1].

В исследовании приняли участие специалисты из Группы органических материалов для электроники (ГРОМ) Новосибирского института органической химии (НИОХ) и лаборатории органической оптоэлектроники Новосибирского государственного университета (САЕ «Низкоразмерные гибридные материалы»), Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН, Международного лазерного центра МГУ, Университета Гронингена (Нидерланды).

Формула BPFB, (2016)

Органические полупроводниковые материалы имеют по сравнению с кристаллическим кремнием (самым распространённым неорганическим полупроводником, используемым в электронике) ряд преимуществ, среди которых — лёгкость, вариативность свойств, гибкость, полупрозрачность и недорогое производство, сообщили участники проекта.

Мы стремимся упростить процесс изготовления устройств. Неорганические полупроводники производятся с применением сложных технологий, которые требуют высоких температур, вакуума. Органические же материалы можно наносить более дешёвыми и простыми способами, например, напечатать полупроводниковый слой на принтере, напылить или использовать различные процессы самосборки. Уникальные свойства материалов могут способствовать созданию новых устройств, например гибкого дисплея, который можно сложить или свернуть в трубочку и положить в карман. Это бы значительно упростило жизнь в некоторых случаях. Для высокой подвижности зарядов в полупроводнике необходима достаточно плотная и близкая упаковка молекул, а это чаще всего приводит к тушению люминесценции, из-за чего квантовый выход падает. Максим Казанцев, сотрудник лаборатории химии свободных радикалов НГУ, ГРОМ НИОХ СО РАН

В статье говорится об олигомере бис-фенилфуранбензол (BPFB). Специалисты синтезировали соединение с более компактными и жесткими фурановыми фрагментами, вырастили кристаллы, исследовали полупроводниковые и оптические свойства, и выяснили - материал на основе полученного соединения обладает большей растворимостью и имеет высокий квантовый выход фотолюминесценции — 65%, в сравнении с 35% - у тиофенового аналога.Метавселенная ВДНХ 3.3 т

Несмотря на использование простого и дешёвого способа роста кристаллов, это значение рекордно для подобных материалов, оно сопоставимо с параметрами аналогичных кристаллов выращенных более «чистым» методом физического парового транспорта. Органические светоизлучающие полупроводники используются в качестве активных слоёв светоизлучающих транзисторов.

В дисплеях каждый пиксель представляет собой светодиод, который управляется одним транзистором. Мы можем объединить в одном устройстве функции как управления, так и излучения света. Кроме того, такие устройства по сравнению с обычными светодиодами более энергоэффективны, и в перспективе могут использоваться для создания органических лазеров с электрической накачкой. Максим Казанцев

Совместная междисциплинарная научная группа НИОХ и Новосибирского государственного университета — одна из немногих в России, занимающаяся органической электроникой и способная полностью пройти путь «идея молекулы — готовое устройство». У нас есть специалисты из различных областей, которые занимаются квантово-химическими расчетами, моделируя молекулы и их свойства, органическим синтезом предложенных молекул, исследованием свойств полученных соединений, и, конечно, изготовлением и исследованием устройств органической электроники. Мы полностью закрываем этот цикл. Евгений Мостович, руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ и ГРОМ

Примечания