Nowe szybkie tranzystory

Pojawienie się organicznych materiałów elektronicznych zapoczątkowało nową erę w elektronice, czego przykładem są organiczne półprzewodniki stosowane już w płaskich ekranach. Cząsteczki organiczne można łączyć z innymi molekułami w celu stworzenia materiałów hybrydowych, które zachowują właściwości obu składników. Koncepcja ta pozwala na budowę organicznych urządzeń elektronicznych, o więcej niż jednej funkcji, co znacznie podnosi wartość takiego materiału.

Dzięki środkom unijnym, w ramach projektu "Responsive field-effect transistors: A life-long training career development action" (RESPONSIVE) badano indywidualnie tworzone połączenia między cząsteczkami półprzewodnikowymi i fotochromowymi poprzez sprzęganie ich z metalowymi elektrodami w celu stworzenia światłoczułych FET. Ponieważ cząsteczki fotochromowe wpływają na ruchliwość nośnika w tranzystorze, odgrywają podstawową rolę w jego właściwościach światłoczułych dzięki włączaniu i wyłączaniu pułapek ładunków.

Uczestnicy projektu RESPONSIVE wykazali, że połączenie organicznych półprzewodników z cząsteczkami fotochromowymi jest obiecującym podejściem do wytwarzania fotoprzełączalnych tranzystorów, które zachowują wysoką ruchliwość nośników ładunku charakterystyczną dla półprzewodnika.

Cząsteczki fotochromowe - diaryloetyleny (DAE) - były mieszane jako samoorganizujące się monowarstwy (SAM) na różnych połączeniach w celu uzyskania urządzeń posiadających różną przewodność pod wpływem wystawienia na różne bodźce świetlne. Przy pomocy SAM funkcjonalizowano połączenia planarne, jak i nieplanarne, aby wpływać na przenoszenie ładunków w aktywnej warstwie półprzewodnikowej - pochodnych fulerenu. Jako że fulereny są półprzewodnikami typu n, naukowcy uzyskali po raz pierwszy w historii funkcję fotoprzełączania w mieszanych FET typu n.

Przy pomocy różnych technik mikroskopowych i spektroskopowych uczeni ustalili, że zmieszane filmy były amorficzne i posiadały posegregowane fazowo domeny cząsteczek organicznych i fotochromowych. Zdolność tych ostatnich do fotoizomeryzacji w takich zmieszanych filmach okazała się być kluczowe dla wydajności przełączania fotoczułych urządzeń. Naukowcy opracowali także metodę badania wydajności przełączania DEA z cząsteczkami organicznymi o różnej wielkości.

Nowy zmieszany system półprzewodników organicznych i cząsteczek fotochromowych posiada ogromny potencjał, by znaleźć zastosowanie w podzespołach pamięci optycznej oraz wysoce czułych sensorach optycznych.