Нові органічні світловипромінюючі напівпровідники мають рекордно високий квантовий вихід і можуть бути використані для створення гнучкої електроніки.
Дослідники з Новосибірського державного університету, Новосибірських інститутів органічної хімії (НІОХ) і фізики напівпровідників (ІФП), МДУ та Університету Гронінгена (Нідерланди) першими у світі виростили напівпровідникові фуран-феніленові монокристали, здатні до люмінесценції з рекордно високим квантовим виходом. Про це вони повідомили в статті, опублікованій в журналі RSC Advances.
У органічних напівпровідників порівняно з традиційним кристалічним кремнієм є ряд значних переваг, серед яких легкість, гнучкість, напівпрозорість, можливість змінювати властивості і дешевизна виробництва. Неорганічні напівпровідники робити досить складно, вони вимагають високих температур і вакууму, на органіку ж йде значно менше зусиль: наприклад, можна надрукувати напівпровідниковий шар на принтері, напилити його або використовувати різні процеси самозбірки.
Подібні матеріали дуже знадобилися б у розробці органічних світловипромінюючих елементів і гнучких електронних пристроїв, на кшталт гнучкого дисплея, який можна було б скласти або згорнути в трубочку і покласти в кишеню. Однак напівпровідникові і світловипромінюючі (люмінесцентні) властивості вступають у протиріччя. Для високої рухливості зарядів необхідна досить щільна упаковка молекул в напівпровіднику, вони повинні розташовуватися близько один до одного, але через це люмінесценція часто виявляється слабкою.
Ефективність світловипромінювання оцінюють за квантовим виходом, під яким розуміють ставлення середньої кількості випромінених квантів до числа поглинених. Виявилося, що у матеріалу з вирощених фуран-феніленових кристалів квантовий вихід досить високий: 65% порівняно з 35% у вже існуючого тіофенового аналога. Автори роботи отримували новий органічний напівпровідник, використовуючи як основу олігомер фенілфуранбензолу (BPFB). (Олігомерами називають молекули з невеликою кількістю однакових ланок, на відміну від полімерів, у яких таких ланок багато.) Дослідникам вдалося синтезувати з'єднання з більш компактними і жорсткими фурановими фрагментами, виростити кристали і досліджувати їх напівпровідникові та оптичні властивості, які, як ми тільки що сказали, виявилися більш ніж задовільними.
У дисплеях кожен піксель являє собою світлодіод, керований одним транзистором. Новий матеріал дозволяє об'єднати в одному пристрої функції як управління, так і випромінювання світла, тобто створити світловипромінювальний транзистор. Крім того, такі пристрої порівняно зі звичайними світлодіодами більш енергоефективні, і в перспективі їх можна використовувати для створення органічних лазерів з електричною накачкою.
За матеріалами Новосибірського державного університету