Marcus regime i organiske enheder - grænsefladeladningsoverførselsmekanisme verificeret

Fysikere fra Research Cluster Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) ved TU Dresden, sammen med forskere fra Spanien, Belgien og Tyskland, kunne i en undersøgelse vise, hvordan elektroner opfører sig i deres injektion i organiske halvlederfilm. Simuleringer og eksperimenter identificerede klart forskellige transportregimer. Undersøgelsen blev offentliggjort nu i Naturkommunikation .

Ladningsoverførselsprocesser spiller en grundlæggende rolle i alle elektroniske og optoelektroniske enheder. For enheder baseret på organisk tyndfilmsteknologi, disse omfatter indsprøjtning af ladningsbærerne via de metalliske kontakter og ladningstransporten i selve den organiske film. Injektionsprocesser ved kontakterne er af særlig interesse her, fordi kontaktmodstandene ved grænsefladerne skal minimeres for optimal enhedseffektivitet. Imidlertid, sådanne interne grænseflader er svære at få adgang til og derfor endnu ikke forstået særlig godt.

Holdet af cfaed forskningsgruppeleder Frank Ortmann (Computational Nanoelectronics Group), sammen med forskere fra Spanien, Belgien og Tyskland, har nu i en undersøgelse vist, at den elektroniske transportmekanisme, når den sprøjtes ind i en organisk film, kan beskrives ved den såkaldte Marcus hopping-model kendt fra den fysiske kemi. Modellen er udviklet af den amerikanske kemiker Rudolph Arthur Marcus. Sammenlignende teoretiske og eksperimentelle undersøgelser identificerede utvetydigt de transportregimer, der var forudsagt i Marcus-teorien. "Forudsigelserne udledt af R.A. Marcus i forbindelse med kemisk syntese i 1950'erne, især det såkaldte 'omvendte Marcus-regime', kunne først bekræftes mange årtier senere ved systematiske eksperimenter med kemiske reaktioner. For hans vigtige teoretiske bidrag, R.A. Marcus modtog Nobelprisen i kemi i 1992", siger Ortmann.

"Nu, observation af 'Inverted Marcus-regionen', hvor en højere spænding genererer en lavere strøm, lykkedes for første gang med en organisk transistor, hvor injektionsspændingen kan styres aktivt", Ortmann fortsætter. Dette fører til en bedre forståelse af elektroniske og optoelektroniske organiske enheder generelt.