有機(jī)半導(dǎo)體的導(dǎo)電效率，卻比不上硅或者其他無機(jī)材料制成的半導(dǎo)體?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，其中一個原因就是，在有機(jī)材料中形成的陷阱會困住載流子。全世界有幾個研究小組一直致力于理解這些陷阱的位置，以及如何消除它們。

創(chuàng)新

當(dāng)以正確的方式制造時，低質(zhì)量的有機(jī)半導(dǎo)體可以變成高質(zhì)量的半導(dǎo)體。瑞典林雪平大學(xué)科研人員在一篇發(fā)表在《自然材料（NatureMaterials）》期刊上的論文中表示，有機(jī)電子器件中的電荷運(yùn)動速度會因?yàn)樯倭康乃@著降低。

技術(shù)

林雪平大學(xué)復(fù)雜材料與器件部門的應(yīng)用物理系教授MartijnKemerink表示：“所有的有機(jī)半導(dǎo)體中都存在陷阱，但是它們大概在n型材料中的問題更大，因?yàn)檫@些材料總體上比p型材料的半導(dǎo)體性能更差。”

半導(dǎo)體中有兩種載流子，即價(jià)帶中的空穴（帶正電）和導(dǎo)帶中的電子（帶負(fù)電），以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體稱之為n型半導(dǎo)體，以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體。

MartijnKemerink及其在林雪平大學(xué)的同事們得出結(jié)論：水才是“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。具體來說，水被認(rèn)為出現(xiàn)在有機(jī)材料的納米孔洞中，它是從環(huán)境中被吸收來的。

MartijnKemerink表示：“在p型材料中，水中的偶極子以它們的負(fù)端對著空穴的方式進(jìn)行對齊，空穴帶正電，并且整個系統(tǒng)的能量被降低。也許可以這么說，偶極子嵌入載流子，使得它們無法到處移動。”

對于n型材料來說，水中偶極子的朝向相反，但是效果卻一樣，電荷被困住。

實(shí)驗(yàn)是在材料被加熱的情況下開展，加熱的目的是使其變干，并使水分消失。材料在一段時間內(nèi)工作得很好，但是后來又會重新從周圍空氣中吸收水分，由干燥帶來的好處又逐漸消失。

“水越多，陷阱就越多。我們也展示了，制造出的薄膜越干，其電池導(dǎo)電性就越好。MathieuLinares的理論研究證實(shí)了我們的想法，結(jié)果令人非常滿意。我們在《自然材料（NatureMaterials）》期刊上的論文指出了如何排出水分，以及如何保持水分不再進(jìn)來，從而制造出具有穩(wěn)定導(dǎo)電性能的有機(jī)材料。”

在材料變干之后，為了防止水分重新進(jìn)入到材料中，科學(xué)家們開發(fā)了一種去除空隙的方法，否則水分子會利用這些空隙進(jìn)行滲透。這種方法是基于在合適的有機(jī)溶劑中加熱材料。

價(jià)值

MartijnKemerink表示：“只要在干燥空氣中制造這些半導(dǎo)體材料，那些之前被認(rèn)為是極差的半導(dǎo)體材料，現(xiàn)在卻變成良好的半導(dǎo)體。我們展示了干燥制備的材料傾向于保持干燥，而在濕潤環(huán)境中制備的材料可進(jìn)行脫水處理。然而，后者對于水特別敏感。我們測試所用的材料證明了這一點(diǎn)，但是沒有跡象表明其他的有機(jī)半導(dǎo)體材料會表現(xiàn)得不同。”加州大學(xué)歐文分校的研究人員開發(fā)出一種材料，其中包含一層彼此相鄰的微小金屬“島”。“在松弛的狀態(tài)下，這些‘島’聚集在一起，材料反射并捕獲熱量，就像傳統(tǒng)的Mylar太空毯一樣，”該研究論文的第一作者、研究生EricaLeung說。“當(dāng)材料被拉伸時，‘島’分開，允許紅外輻射通過并加熱。”