Star_wanderer все записи автора Представьте футболку, которая светится или пляжный зонт, который собирает солнечную энергию и питает портативный телевизор. Эти и другие области применения гибких светодиодов и фотоэлементов открывают исследования в области органических полупроводников, которые проводят сотрудники Корнеллского университета (шт. Нью-Йорк, США).

Особенностью разрабатываемого материала является использование «ионного соединения», которое может стать ключом к производству гибких органических полупроводниковых пленок, пригодных для нанесения на поверхность ткани или бумаги.

Чтобы понять основную идею, лежащую в основе разработки, необходимо вспомнить, что полупроводники – материалы, в которых присутствует избыток свободных электронов (тогда мы говорим о полупроводниках N-типа) или «дырок» (полупроводник P-типа). Объединяя слои, обладающие проводимостью N- и P-типа, можно получить транзистор или диод. Ученые из Корнеллского университета сделали еще одни шаг вперед и сформировали диод из органических полупроводников, которые, помимо электронов и дырок, содержат свободные ионы (электрически заряженные молекулы). Они скрепили между собой два слоя органического полупроводника, один из которых содержал положительные ионы, а другой - отрицательные. Сверху и снизу были добавлены проводящие слои, причем, верхний был сделан прозрачным, чтобы обеспечить пропускание света.

На границе слоев полученного «бутерброда» отрицательно и положительно заряженные ионы мигрировали из одного слоя в другой, пока не установилось равновесие. Этот процесс аналогичен тому, который происходит на границе полупроводников с разным типом проводимости, где мигрируют электроны и дырки.

Когда к верхнему и нижнему проводящим слоям было приложено напряжение, через границу слоев стал протекать ток. Миграция ионов вызвала увеличение разницы потенциалов по сравнению с обычным уровнем, что повысило энергию молекул, которые немедленно стали излучать ее в форме фотонов света. Говоря словами отчета, опубликованного исследователями, на границе слоев наблюдалось «интенсивное излучение света».

С другой стороны, в условиях яркого света (потока фотонов), имело место обратное явление: фотоны поглощались молекулами и заставляли их «выталкивать» электроны. Наличие слоев с ионами разной полярности создавало «предпочтительное направление» для потока электронов, то есть возникал электрический ток.

Как сообщается, стоимость изготовления нового материала очень невысока, поскольку он получается простым «склеиванием» двух пленок. Полученный материал отличается гибкостью, а это значит, пригоден для очень широкого круга применений. Пока в качестве проводящих слоев используются металлические пленки, но исследователи рассчитывают заменить их пленками из других материалов.



На схеме вы видите границу между двумя органическими полупроводниками, содержащими ионы разной полярности. Диффузия между слоями создает разность энергетических уровней, обеспечивающую свойства односторонней проводимости, электролюминесценции и фотогальванической чувствительности.