Органика наступает

Использование органических и молекулярных материалов в электронных устройствах традиционно было игрой компромиссов. Преимуществами были потенциально низкая стоимость, простота изготовления и уникальные свойства, например, прозрачность и гибкость, недостатки - узкий диапазон существования и относительно низкая проводимость. Эти "инь и ян" органической электроники постулировались как неизбежные. Так, отсутствие долгосрочного способа улучшить мобильность компенсируется гибкостью, и одно сложно представить без другого. Но сейчас все чаще появляются статьи, доказывающие, что колонку минусов можно сократить хотя бы за счет улучшения проводимости.

Например, Даго де Леув с коллегами создали полевой транзистор, канал между стоком и истоком в котором состоит из самоупорядоченных монослоев жидкокристаллических органических молекул. Молекулы, содержащие спейсеры, могут укладываться в упорядоченные стеки, и уже было показано, что мобильность таких стеков не хуже, чем у монокристалла, а такая укладка получается воспроизводимо. При этом мобильность канала не меняется с его длиной (в отличие от обычных монослоев, мобильность в которых значительно снижается с ростом длины канала).
В последних работах де Леув с коллегами показывают, что такое необычное поведение частично следует из удивительных электрических характеристик. Ни инжекция зарядов в канал, ни границы зерен, ни размер проводящих частиц самого канала не ограничивает проводимость, а в результате проводимость зависит от длины канала только в случае дефектов монослоя. Получается, говоря словами авторов, что уже "выполнены все предпосылки для эффективного переноса заряда в полевом транзисторе". Молекулярные самособирающиеся транзисторы, таким образом, стремительно выходят за пределы выдумки и фантастики.
В отличие от де Леува, Дэвид Ванден Боут с коллегами сосредоточены на получении органических молекулярных нанотрубок, а не монослоев. Итоговая структура, называемая J-агрегатом, среди прочего привлекает внимание своим узким эмиссионным спектром, высокой подвижностью в возбужденном состоянии и неплохим фототоком. Однако использование J-агрегатов в твердофазных устройствах, например, для переноса энергии, требует их фиксацию на подложке с сохранением структуры и оптоэлектронных свойств. Для демонстрации такой возможности Боут с помощью оптической микроскопии ближнего поля исследовал осаждение на поверхности J-агрегатов двумя путями: классическим методом центрифугирования и методом потока капель. Основной идеей обоих методов является нанесение из раствора на подложку с последующей сушкой. Оказалось, что метод центрифугирования нарушает структуру, тогда как метод потока капель - нет. При этом структура и излучение вдоль отдельных нанотрубок, а также вдоль массивов нанотрубок остаются однородными. Кроме демонстрации сохранения структуры данные также свидетельствуют о высокой степени упорядоченности структур. Дальнейшее изучение транспорта электрон-дырочных пар вдоль J-агрегатов может помочь в создании устройств на основе этих структур.
И наконец, Франко Качиалли с коллегами сфокусировали свое внимание еще на одном типе органических материалов - поли(п-фенилен винилене), PPV, хорошо изученном органическом материале для транзисторов, солнечных батарей и светоизлучающих устройств. Наноструктурирование PPV при этом оставалось неизученным, поскольку он не выдерживает традиционных методов нанесения, таких как классическая фотолитография, требующая нанесения маски и использования растворителей. Вместо этого исследователи сосредоточились на так называемой "мягкой литографии".
Качиалли с сотрудниками остановили свой выбор на методах, основанных на нагреве, приводящем к образованию планарной структуры на поверхности. Ученые сделали метод более привлекательным, заметно увеличив скорость нанесения, и создали схему размером 28 нм, созданную с помощью нагревательного проводка диаметром 50 мкм! Такой небольшой размер может быть создан, поскольку площадь контакта проводка с поверхностью очень мала, а температуру можно варьировать в широких пределах вдоль полимерной пленки. Как показали Амар Басу и Йогеш Гианяандани, этот метод хорош и тем, что может быть использован для различных применений для других полимеров, а также для для материалов с мостиками.

Все эти исследования показывают, что "простой и дешевый" способ производства органических материалов, вероятно, требует проведения большого объема работ. Однако пока такая работа ведется, проявляются убедительные преимущества использования органических материалов. В конце концов, транзистор уже был получен, J-агрегаты нанесены и полимерная планарная структура "накапана" на подложку.

Остается добавить, что и российские ученые не стоят в стороне от органической электроники: например, органические солнечные батарейки по разным технологиям успешно делают в компании Cryscade Solar, на физфаке (группа Д.Паращука) и в Черноголовке.

Другие статьи из раздела

Особенности люминесценции комплексов лантанидов

Нанометр регулярно публикует новости и статьи о достижениях в области люминесценции комплексов лантанидов. В чем же заключается их особенность? Почему эти соединения выдвигают в отдельный ряд, обособив не только от комплексов легких металлов, но и от комплексов d-элементов?


Sinopec Beijing Yanhua ведет переговоры об организации совместного предприятия с Bayer AG

Компания Sinopec Beijing Yanhua Petrochemical Co. ведет переговоры с тремя международными химическими фирмами, в том числе, с германской Bayer AG, о расширении нефтехимического производства посредством организации совместного предприятия или стратегического...


CMAI анализирует состояние мировой индустрии метанола за 2001 год

CMAI недавно представил анализ мировой индустрии метанола за 2001 год. Исследование сосредоточено на анализе реальных показателей и прогнозов 11 лет (1996-2006гг.). По словам Dave McCaskill, директора CMAI по изучению индустрии...