Российские ученые при участии немецкого коллеги разработали органический 2D-полупроводник с высокой подвижностью зарядов и способностью к люминесценции — наиболее важными для оптоэлектроники свойствами. Материал позволит создавать новые гибкие источники света и экраны.
Двумерные (2D) полупроводники позволяют изготавливать сверхтонкие прозрачные электронные устройства. Исследователи отмечают, что особым спросом в оптоэлектронике пользуются 2D-материалы, которые сочетают в себе высокую подвижность носителей заряда (характеристика, определяющая проводимость и быстродействие устройства) и люминесценцию. Такие материалы используют для создания органических светотранзисторов — устройств, способных управлять электрическим током и излучать свет.
Коллектив ученых из Москвы, Новосибирска и Германии разработал органический 2D-полупроводник с высокой подвижностью зарядов и выраженной люминесценцией. Ученые синтезировали новые молекулы на основе жесткого центрального фрагмента, который состоит из ароматических колец и отвечает за полупроводниковые и светоизлучающие свойства. Центр модифицировали длинными гибкими алкильными «хвостами» для увеличения растворимости.
Такая молекулярная структура позволила вырастить 2D-монокристаллы размерами до одного миллиметра с подвижностью носителей заряда на порядок выше, чем в аморфном кремнии — основном материале транзисторов, используемых в современных экранах смартфонов, планшетов и телевизоров.
Более того, испытания показали, что структура способна выдержать высокую температуру — свыше 200ºС — в то время как многие популярные органические полупроводники, используемые в органических светодиодах и солнечных батареях, теряют свои кристаллические свойства при таком нагреве. Ученые также смогли создать на основе нового материала 2D-органический светотранзистор.
«За счет своих свойств материал перспективен для оптоэлектроники нового поколения, а на его основе можно разработать ультратонкие источники света высокой яркости и различные сенсоры», — указывает руководитель проекта Дмитрий Паращук, доктор физико-математических наук, профессор МГУ.
