Los químicos desarrollan una molécula robusta que alimenta dispositivos electrónicos orgánicos

Los químicos desarrollan una molécula robusta que alimenta dispositivos electrónicos orgánicos

Buckybolas

Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

Los químicos de RIKEN han desarrollado una molécula que mejora el rendimiento de los dispositivos electrónicos orgánicos y es más estable que alternativas anteriores, aumentando las posibilidades de su uso en procesos de fabricación industrial. El estudio fue publicado Materiales avanzados.

Los dispositivos electrónicos tradicionales están hechos de semiconductores duros como el silicio, pero están apareciendo moléculas semiconductoras orgánicas en dispositivos como televisores y pantallas de teléfonos móviles que utilizan diodos emisores de luz orgánicos (OLED).

«Los dispositivos electrónicos orgánicos son fuertes candidatos para dispositivos delgados, livianos y flexibles que no pueden realizarse fácilmente usando materiales inorgánicos», explica Kazuo Takimiya del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente, quien dirigió la investigación.

Pero los semiconductores orgánicos necesitan ayuda para aumentar el flujo de carga de otras moléculas llamadas dopantes. Por ejemplo, algunos dopantes contienen electrones con altos niveles de energía que pueden liberarse fácilmente en el semiconductor. Pero los dopantes orgánicos donadores de electrones existentes son inestables, lo que dificulta su diseño, síntesis y manipulación, afirma Takimiya.

Su equipo había estudiado previamente derivados de la molécula tetrafenildipiranilideno, que puede donar fácilmente electrones a materiales semiconductores orgánicos. Ahora, al realizar más ajustes en esta molécula, han mejorado su estabilidad a altas temperaturas.

Los químicos desarrollan una molécula robusta que alimenta dispositivos electrónicos orgánicos

a) Estructura esquemática del dispositivo, b) Curvas de transferencia en régimen de saturación, c) Curvas de salida, d) Curvas de transferencia C en régimen lineal60 con OFET DP7 sin dopar (negro) y dopado por contacto (rojo) W/L. Crédito: Materiales avanzados (2024) DOI: 10.1002/adma.202311047

La variación más prometedora fue la adición de grupos amina a base de nitrógeno que empujan los electrones hacia la región central de la molécula. Los cálculos teóricos indicaron que la molécula, conocida como DP7, tiene electrones en niveles de energía suficientemente altos. Los experimentos han demostrado que es extremadamente estable y se puede agregar a dispositivos mediante deposición al vacío, uno de los procesos más utilizados en la fabricación de semiconductores.

El equipo incorporó DP7 en varios dispositivos electrónicos orgánicos, incluido un transistor de efecto de campo orgánico (OFET) que consiste en una fina película de buckminsterfullereno, o «buckybolas», sobre un sustrato a base de silicio. Agregaron parches ultrafinos de DP7 para conectar la capa de Buckminsterfullereno a los electrodos de oro.

Los investigadores descubrieron que la interfaz entre Buckminsterfullereno y DP7 tiene una resistencia eléctrica más baja que las variantes anteriores del dopante; de ​​hecho, tiene la resistencia más baja de cualquier OFET dopado con electrones reportado hasta la fecha. Esto aumenta el flujo de electrones hacia el buckminsterfullereno.

Además, el dispositivo es estable y no muestra degradación después de haber sido almacenado en una atmósfera inerte durante dos semanas.

DP7 se fabrica fácilmente a partir de productos químicos disponibles comercialmente utilizando solo dos reacciones químicas, y Takimiya se muestra optimista de que podría encontrar usos en la industria. «En dispositivos comerciales, se puede utilizar para mejorar la conductividad de la capa de transporte de electrones en los OLED fabricados mediante procesos de vacío».

Los investigadores ahora están buscando otros dopantes estables con un potencial de donación de electrones aún mayor.

Más información:
Takaya Matsuo et al., Un nuevo dopante molecular de tipo n con estructura electrónica de capa cerrada aplicable al proceso de deposición al vacío, Materiales avanzados (2024) DOI: 10.1002/adma.202311047

referencia: Los químicos desarrollan una molécula robusta que podría alimentar dispositivos electrónicos orgánicos (2024, 11 de julio) Consultado el 13 de julio de 2024 en https://phys.org/news/2024-07-chemists-robust-molecule-electronic-devices.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito, excepto en cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *