24.06.19
Ученые обнаружили в органических полупроводниковых пленках монослой с интересными свойствами. Международная группа ученых из России (в том числе из МФТИ), Германии и Франции исследовала зависимость электрических свойств от структуры тонких пленок дигексил-кватротиофена. Этот материал называют многообещающим при использовании в органических электронных устройствах. Оказалось, что при переходе от кристаллической формы к жидкокристаллической пленки хуже проводят электрический ток. Кроме того, исследователи обнаружили не встречающуюся в объемном материале «третью фазу» — слой вещества толщиной в одну молекулу. Эта структура может способствовать переносу заряда в плоскости пленки, что важно при проектировании микроэлектронных устройств. Результаты работы опубликованы в журнале Nanoscale Research Letters.
Структурная формула молекулы тиофена и молекулы дигексил-кватротиофена
Как показали исследования, изначально дигексил-кватротиофен высококристалличен: молекулы расположены «елочкой» и стоят перпендикулярно подложке. Но уже при нагреве до 85 градусов Цельсия происходил фазовый переход: ориентация молекул менялась, образовывалась жидкокристаллическая фаза. Это сопровождалось снижением проводимости пленки. После нагрева до 130 градусов образец охлаждали до комнатной температуры, при этом кристалличность и, следовательно, проводимость частично восстанавливались.
Иллюстрация. «Пленки». Дизайнер — Елена Хавина, пресс-служба МФТИ
При нагреве ученые увидели появление третьей структуры — на рентгенограмме наблюдались слабые дифракционные максимумы, не соответствующие жидкокристаллической фазе. В ранее проведенных научных работах схожие максимумы давали монослои подобных дигексил-кватротиофену соединений. Интересно, что данная фаза наблюдалась и при температуре образца в 70 градусов.
По своей структуре обнаруженный монослой способствует переносу зарядов в плоскости, что важно при применении пленок для гибкой электроники. Кроме того, возможно, подобные монослои возникают и в тонких пленках других схожих по структуре соединений, применяемых при производстве микроэлектронных устройств. В связи с тем, что основной перенос заряда происходит в очень тонком слое около подложки, данный факт придется учитывать при рассмотрении связи между переносом зарядов в веществе и его наноструктурой.
«Использованное в работе сочетание in situ (лат. „на месте“) методов исследования, таких как структурный анализ и одновременные измерения электрических свойств, позволяет разобраться в природе сложных фазовых превращений материала и оценить его потенциал для практического применения в органических электронных устройствах» — отметил соавтор работы, заведующий лабораторией функциональных органических и гибридных материалов МФТИ, профессор Дмитрий Иванов
Андрей Горбачев
Нет комментариев