Исследователи из Стэнфордского университета впервые создали матрицы из органических полупроводников, которые имеют удельную электрическую проводимость, превышающую в два раза проводимость существующих органических полупроводниковых материалов. Процесс создания "напряженных структур" по существу означает более близкое расположение молекул материала по отношению друг к другу во время производства полупроводника. Такие технологии уже достаточно давно использовались при создании кремниевых полупроводников, но для органических материалов это было использовано впервые. Такое качественное улучшение характеристик органических полупроводников может послужить толчком для более широкого их применения, что приведет к появлению более дешевых, легких и более гибких органических электронных устройств, нежели их кремниевые собратья.

Считается, что органическая электроника пока еще не в состоянии конкурировать с кремниевой с точки зрения скорости работы, ведь органические полупроводники ограничивают подвижность электронов и проводят электрический ток гораздо хуже кремниевых. Давно известно, что электрическую проводимость сложных материалов можно значительно увеличивать, создавая искусственное внутреннее напряжение на этапе их производства.

"Напряженные кристаллические решетки уже давно не являются секретом. Мы прекрасно знаем об их повышенных электрических свойствах и это широко используется при производстве кремниевых чипов. Но до сих пор никому не удавалось сделать внутреннее напряжение в кристаллах органических полупроводников, имеющих укороченное расстояние между молекулами их сложной структуры" - рассказал профессор Зэнэн Бао (Prof Zhenan Bao) из Стенфордского университета, возглавлявший данные исследования.



В недалеком прошлом ученые пытались "сжать" решетку органических полупроводниковых материалов, выращивая кристаллы в условиях высокого давления. "Но как только мы сбрасывали давление кристалл полупроводника возвращался в его естественное, "ненапряженное" состояние" - рассказывает Бао. - "На этот раз нам удалось стабилизировать кристаллы, правда пришлось прибегнуть к более сложному процессу их формирования".

В новом процессе формирования кристаллов органических полупроводников ученые использовали тонкий слой жидкого полупроводника, "зажатого" между двумя металлическими пластинами. Нижняя пластина была нагрета, поэтому верхняя пластина беспрепятственно скользила, плавала по слою жидкого материала. Во время перемещения верхней пластины один ее край постепенно освобождает, дает доступ к окружающей среде слою жидкого полупроводникового материала. Растворитель тут же улетучивается и остается тонкая пленка органического полупроводника.

Структура формируемого полупроводникового материала напрямую зависит от скорости движения верхней пластины. Проверяя электрические свойства материалов, полученных при различных скоростях движения пластины, ученые обнаружили, что максимальная удельная электропроводность достигается при движении пластины со скоростью 2.8 мм/сек.

Полученное значение электропроводности "напряженного" полупроводника в два раза превышало аналогичное значение лучших видов существующих органических полупроводников и в 11 раз превышало проводимость ненапряженного вида этого же самого материала.