Semiconductores de polímeros dopados con funciones de trabajo ultraalto y ultrabajo para contactos ohmicos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Productos electrónicos orgánicos
• Física de los semiconductores

Sus antecedentes:

• Los dispositivos semiconductores de alto rendimiento requieren contactos ohmicos efectivos para una inyección de corriente eficiente.
• Lograr las funciones de trabajo deseadas en los electrodos es crucial para inyectar agujeros y electrones, pero es un desafío para los materiales procesados en solución.
• Los semiconductores orgánicos de polímeros dopados existentes tienen rangos de funciones de trabajo limitados, especialmente para funciones de trabajo ultraaltas y funciones de trabajo ultrabajas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia general para la creación de películas de polímeros dopados procesados en solución con una amplia gama de funciones de trabajo.
• Superar las limitaciones de la estabilidad antidopaje y la migración del dopante en semiconductores orgánicos dopados.
• Demostrar la aplicación de estos materiales en la fabricación de dispositivos electrónicos orgánicos de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Dopado de carga de polielectrolitos conjugados seguido de intercambio iónico interno para crear polímeros altamente dopados autocompensados.
• Utilizando contraiones enlazados covalentemente para compensar los portadores móviles en la columna vertebral del polímero.
• Emplear un proceso de dopaje y compensación en dos etapas para permitir el uso de dopantes fuertes para funciones de trabajo extremas.

Principales resultados:

• Se obtienen películas dopadas procesadas en solución con un amplio rango de funciones de trabajo (3,0-5,8 eV).
• Se ha demostrado la eficacia de los contactos ohmicos procesados en solución para diodos orgánicos emisores de luz, células solares, fotodiodos y transistores.
• Mostró la inyección ohmica de ambos agujeros y electrones en polifluoreno y transformó electrodos metálicos en contactos de inyección eficientes.

Conclusiones:

• La estrategia de autocompensación desarrollada permite el acceso a funciones de trabajo extremas en polímeros dopados.
• Este método proporciona un enfoque versátil para la fabricación de dispositivos electrónicos orgánicos de alto rendimiento con contactos ohmicos sintonizables.
• La estrategia tiene potencial de aplicación en varios materiales semiconductores avanzados más allá de la electrónica orgánica.