Kontrol af organiske halvlederbåndgab ved elektronacceptorfluorering

Organiske halvledermaterialer har potentiale til at blive brugt i innovative applikationer såsom gennemsigtige og fleksible enheder, og deres lave pris gør dem særligt attraktive. Egenskaberne af organiske halvledermaterialer kan indstilles ved at kontrollere deres struktur på molekylært niveau gennem dele af strukturen kendt som elektron-accepterende enheder. En gruppe forskere centreret ved Osaka University har specifikt skræddersyet en elektron-accepterende enhed, som derefter med succes blev brugt i en organisk halvleder anvendt i solcelleenheder, der viste høj fotovoltaisk ydeevne. Deres resultater blev offentliggjort i NPG Asia materialer .

"Elektronaccepterende enheder er vigtige elementer i organiske halvledere, " siger den tilsvarende forfatter Yoshio Aso. "Gennem den kontrollerede tilføjelse af elektronegative fluorgrupper til et meget brugt elektron-accepterende materiale, vi var i stand til at vise præcis kontrol af energiniveauerne i den resulterende halvleder. Denne evne til at indstille båndgabet omsættes til selektivitet over injektion og transport af huller og/eller elektroner i materialet, hvilket er vigtigt i potentielle applikationer."

Den fluorerede elektron-acceptor enhed blev brugt til at fremstille en tyndfilm solcelle, der blev sammenlignet med en celle baseret på en ikke-fluoreret analog. Forskerne fandt ud af, at det fluorerede materiale viste forbedret effektkonverteringseffektivitet, op til 3,12 pct. Morfologien af ​​den fluorerede film viste sig også at være god, som understøttede den effektive ladningsgenerering og -transport, der er nødvendig for en vellykket anvendelse.

"Jo mere vi er i stand til at finjustere organisk halvlederadfærd på molekylært niveau, jo flere muligheder vil der være for at demonstrere deres makroskopiske anvendelser, " siger medforfatter Yutaka Ie. "Det er vores håb, at den båndgab-kontrol og høje fotovoltaiske ydeevne, vi har demonstreret, vil føre til, at vores materiale anvendes i enheder som f.eks. organiske lysemitterede dioder, felteffekt transistorer, og tyndfilmssolceller."

Den ligefremme demonstration af sammenhængen mellem høj elektronegativitet, større elektron-accepterende tendens, og forbedret halvlederydelse, fremhæver både potentialet og alsidigheden af ​​organiske halvledere. Yderligere elegante løsninger som denne kunne udvide udvalget af ƒÎ-konjugerede materialer væsentligt, og forstærke sagen for organisk elektronik.