有机半导体突破可以从字面上重塑太阳能电池

完整绽放：jessica王的垂直四甘油半导体晶体产生的扫描电子显微镜图像。礼貌杰西卡王

一种材料团队科学家发现了一种方法，使有机半导体更强大，更高效，垂直垂直生长有机半导体晶体。

我们的智能手机，平板电脑，计算机和生物传感器都有改进，因为半导体的效率迅速增加。

自21世纪之交以来，有机或基于碳的，半导体被出现为科学家的主要感兴趣的领域，因为它们廉价，丰富而轻便，它们可以以与无机半导体相当的方式进行电流，这是制造的无机半导体来自金属氧化物或硅。

现在，来自加州UCLA的加州纳米系统研究所的材料科学家发现了一种使有机半导体更强大和更高效的方法。

它们的突破在为一种类型的有机半导体形成一种改进的结构，一种称为四胺的导电聚合物的结构块。科学家们首次表现出四苯胺晶体可以垂直生长。

前进最终可能导致捕获太阳能的巨大改进技术。事实上，它可以从字面上重塑太阳能电池。科学家们可能会产生“光天线” - 薄，极化的设备，可以吸收来自各个方向的光线，这将是在今天的宽阔的平板上的改进，这些宽阔的面板只能吸收来自一个表面的光。

该研究由Richard Kaner，化学和生物化学和材料科学与工程教授的杰出教授最近在线在线发表，由Journal ACS Nano在线发表。

UCLA团队从基板垂直垂直地将四氟胺晶体增长，因此在使用电流技术生产时，晶体等于尖峰，而不是躺着平坦。它们使用由石墨烯制成的基材在溶液中产生晶体，由石墨组成的石墨，其极其薄 - 测量单个原子的厚度。科学家以前在无机半导体材料中垂直生长了晶体，包括硅，但在有机材料中脱颖而出。

四烷是由于其特定的电气和化学性质的半导体的理想材料，其由其含有的非常小的晶体的取向决定。如果晶体垂直地生长，所以诸如太阳能电池和光电传感器的装置可以更好地工作，因为垂直晶体可以更密集地填充在半导体中，使其在控制电流中更强大且更高效。

“这些晶体类似于将散射铅笔覆盖的桌子组织成铅笔杯，”悦UCLA博士生，现在是斯坦福大学的博士学位学者，悦佛罗拉州博士生，是该研究的第一作者。“垂直方向可以节省大量空间，这可能意味着在不久的将来更小，更有效的个人电子产品。”

一旦Kaner和他的同事发现它们可以引导四氟胺溶液以生长垂直晶体，它们开发了一种使用相同的石墨烯基材的各种有机半导体的高度有序，垂直对准晶体的一步法。

“关键在于各种溶剂环境中有机半导体和石墨烯之间的相互作用，”王说。“一旦我们理解这种复杂的机制，生长垂直有机晶体变得简单。”

Kaner表示，研究人员还发现了石墨烯基材的另一个优点。

“这种技术使我们能够在任何我们想要的地方模式晶体，”他说。“您可以从这些半导体晶体中制作电子设备，并精确地以所需器件所需的复杂图案精确地生长，例如薄膜晶体管或发光二极管。”

本文的其他作者是UCLA研究生詹姆斯托雷斯，山江和迈克尔杨;亚当斯蒂格，CNSI共享资源副主任及纳米和微微特征实验室的科学主任; Yves Rubin，UCLA化学和生物化学教授;和湘丰段，UCLA化学和生物化学教授。Co-Auther Santanu Chaudhuri是伊利诺伊大学伊利诺伊州伊利诺伊州的伊利诺伊州应用研究所的主要研究科学家。

该研究得到了波音公司，国家科学基金会，美国能源部和辩护威胁减少机构。

出版物：Yue Wang等，“石墨烯辅助溶液生长垂直定向有机半导体单晶”，ACS Nano，2015; DOI：10.1021 / ACSNANO.5B03465