Spännande svensk forskning gällande halvledande polymerer
Genom att på ett kontrollerat sätt vertikalt orientera polymerkedjor och kristaller är det möjligt att framställa polymera halvledare med hög laddningsbärarförmåga.
Konjugerade halvledande polymerer har exceptionella optiska och elektroniska egenskaper, vilket gör dem mycket attraktiva för tillverkning av organiska optoelektroniska enheter, som solceller, ljusemitterande dioder och laser.
Polytiofen, till exempel poly(3-hexylthiophene), P3HT, är bland de mest studerade halvledande polymererna på grund av deras starka optiska absorbans. Dessa är enkla att bearbeta till en tunn film från lösning. I både dioder och solceller måste laddningar transporteras i vertikal riktning inne i polymerfilmen.
Fram till i dag har dock den vertikala rörligheten av elektriska laddningar i organiska halvledare, det vill säga laddningarnas förmåga att röra sig i materialet, varit för låg för att producera tillräcklig strömledningsförmåga i en elektronisk enhet, skriver Umeå universitet i ett pressmeddelande.
Forskarteamet som består av fysiker, kemister och materialforskare, lett av forskaren David Barbero, har funnit en helt ny metod för att omordna kedjor vertikalt och producera en effektivare transport av elektrisk laddning genom materialet. Dessutom uppnåddes den höga rörligheten och laddningstransporten utan någon kemisk ”dopning”, vilket traditionellt ofta används för att förbättra laddningsbärarförmågan i polymerer.
– Transporten av elektrisk laddning förbättras mycket enbart genom att vi kontrollerar kedje- och kristallorientering genom bildandet av väldefinierade mosaikmönster på mikroskala inuti halvledarfilmen. Den uppmätta rörligheten är 1 000 gånger högre än tidigare rapporterat i samma slags organisk halvledare, säger David Barbero.
Barbero tror att resultaten kan komma till användning inom arbetet med polymera solceller och organiska fotodioder, där laddningarna transporteras vertikalt i enheterna. Vi har visat att det är möjligt att uppnå mycket bättre ledande egenskaper helt utan dopning. I framtiden kan vi kanske framställa organiska solceller och dioder med denna enkla och billiga metod. Dessa enheter kan komma att konkurrera i effektivitet med oorganiska elektroniska enheter, till exempel baserade på kisel. /Umeå universitet