弯曲有机半导体可以促进电流流动

有机晶体管基于一种碳氢化合物——橡胶的单晶,当晶体轻微弯曲时,电流通过它们的速度可以提高一倍。这种有用的性能在传统的半导体(例如硅)中很难实现。橡胶分子以人字形排列(左上),形成高度有序的半导体分子晶体,可分别用于制造基于厚单晶或超薄单晶的刚性(右上)或柔性(左下)高性能有机晶体管。一个独立的橡胶晶体管的例子显示在一个指尖(右下)。图片:维塔利波佐罗夫/罗格斯大学-新不伦瑞克高分辨率

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根据拉特格斯领导的研究,由有机材料制成的稍微弯曲的半导体可以使电流速度提高一倍,并使下一代电子产品如传感器和太阳能电池受益。

这项研究发表在《先进科学》杂志上。

“如果在电路中实现,这样一个增强——通过非常轻微的弯曲,意味着实现新一代的一个重大进步,高性能有机电子,”资深作者说维塔利·Podzorov学系的教授物理学和天文学在罗格斯大学艺术与科学学院16不伦瑞克。

半导体包括导电材料,它们的导电性可以通过不同的外部刺激来调节,这使得它们成为所有电子产品的基本材料。有机半导体是由有机分子(主要由碳原子和氢原子组成)构成的,这些有机分子构成了被称为范德华分子晶体的轻而灵活的晶体。这些新型材料在光电子领域有很好的应用前景,光电子利用光,包括柔性和印刷电子、传感器和太阳能电池。传统的硅或锗半导体存在成本和刚性等限制。

有机和无机半导体最重要的特性之一是电流通过电子设备的速度。由于过去十年的进步,有机半导体的性能大约是传统非晶硅晶体管的10倍。通过弯曲半导体进行调谐被称为“应变工程”,如果成功实施,将为半导体工业开辟一条新的发展道路。但到目前为止,还没有关于弯曲有机半导体(包括晶体管中的半导体)如何影响电流速度的结论性实验结果。

拉特格斯领导的研究报告了第一次这样的测量,有机晶体管中1%的弯曲可以使通过它的电子速度增加一倍。

该研究的第一作者是Hyun Ho Choi,他曾是Podzorov Group的博士后研究员,现在在韩国庆尚国立大学工作。另一位前博士后研究员Hee Taek Yi是本文的合著者。东京大学的科学家;马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校;韩国浦项科技大学(Pohang University of Science and Technology)也参与了这项研究。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.rutgers.edu/bending-organic-semiconductor-can-boost-electrical-flow/20191203

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