Representación de la movilidad del portador en materiales inorgánicos duros (figura superior, transporte de banda) y sólidos orgánicos flexibles (figura inferior, mecanismo de transporte inducido por la flexibilidad). Crédito:Kazuyuki Sakamoto
Los materiales orgánicos que pueden conducir cargas tienen el potencial de usarse en una amplia gama de aplicaciones interesantes, incluyendo dispositivos electrónicos flexibles y células solares de bajo costo. Sin embargo, hasta la fecha, Solo los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) han tenido un impacto comercial debido a las lagunas en la comprensión de los semiconductores orgánicos que tienen mejoras limitadas en la movilidad del portador de carga. Ahora, un equipo internacional que incluye investigadores de la Universidad de Osaka ha demostrado el mecanismo de movilidad de carga en un monocristal orgánico. Sus hallazgos se publican en Informes científicos .
En un esfuerzo por mejorar la movilidad del portador de carga en cristales orgánicos, Se ha prestado mucha atención a comprender cómo la estructura electrónica de los monocristales orgánicos permite el movimiento de la carga. El análisis de monocristales altamente ordenados en lugar de muestras que contienen muchos defectos y desórdenes brinda la imagen más precisa de cómo se mueven los portadores de carga en el material orgánico.
Los investigadores analizaron un solo cristal de rubrene, cuales, debido a su alta movilidad de carga, es uno de los materiales orgánicos conductores más prometedores. Sin embargo, a pesar de la popularidad de rubrene, su estructura electrónica no se comprende bien. Descubrieron que las conclusiones teóricas alcanzadas en trabajos anteriores eran inexactas debido a las vibraciones moleculares a temperatura ambiente que son consecuencia de la flexibilidad del material.
"Hemos demostrado un nuevo mecanismo que no se observa en los materiales semiconductores inorgánicos tradicionales, "explica el autor correspondiente del estudio, Kazuyuki Sakamoto." Los semiconductores inorgánicos como el silicio, que son ampliamente utilizados en electrónica, son generalmente difíciles, materiales inflexibles; por lo tanto, ciertas suposiciones hechas para estos materiales no se traducen en materiales conductores orgánicos que son más flexibles ".
La estructura de bandas de un monocristal de rubreno. Los círculos y las líneas continuas muestran los datos experimentales actuales, y la línea discontinua muestra la banda artificial propuesta en estudios anteriores. El pequeño ancho de banda indica la baja movilidad del portador en forma de banda. Crédito:Kazuyuki Sakamoto
La exitosa preparación de una muestra de cristal de rubreno único de ultra alta calidad permitió realizar experimentos que proporcionaron una comparación definitiva con los datos anteriores. Los experimentos destacaron las limitaciones de supuestos anteriores y revelaron la influencia de otros factores como la difracción de electrones y las vibraciones moleculares.
"Al demostrar de manera confiable el comportamiento a temperatura ambiente de un material conductor orgánico y reformular el pensamiento detrás de las conclusiones anteriores que se han extraído, hemos proporcionado una base mucho más clara para la investigación en el futuro, El profesor Sakamoto explica:"Esperamos que esta información acelere el desarrollo de dispositivos conductores flexibles con una amplia gama de funciones interesantes".
