Сотрудники кафедры общей физики и волновых процессов упростили поиск полупроводников для органической электроники

Ученые физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами обнаружили связь между подвижностью зарядов, переносящих ток, и параметрами колебаний атомов проводящего материала. Это открытие позволит значительно упростить процесс оценки свойств полимеров для органической электроники. Работа опубликована в журнале Journal of Physical Chemistry Letters.

Органическая, или пластиковая, электроника предполагает использование органических полимеров, обладающих полупроводниковыми свойствами и заменяющих кремний в составе микросхем. При этом важно использовать материалы с высокой подвижностью зарядов, это обуславливает эффективный перенос электрического тока. Хотя исследования ведутся уже много лет, четкого понимания физического механизма этого явления нет до сих пор.

«Наши исследования нацелены на разработку подходов для поиска органических полупроводниковых кристаллов с высокой подвижностью зарядов (выше, чем в аморфном кремнии). Ценность исследования заключается в том, что оно связывает значения подвижности зарядов с параметрами колебательного спектра материала в области низких частот, где энергия колебаний ниже тепловых», — рассказывает Дмитрий Паращук, доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики и волновых процессов Отделения радиофизики физического факультета МГУ, старший научный сотрудник Международного учебно-научного лазерного центра МГУ.

Используя экспериментальный и теоретический подход, исследователи рассмотрели физический механизм, лежащий в основе исключительно высокой подвижности электронов в монокристаллах органического полупроводника 2,5-дифтор-7,7,8,8-тетрацианохинодиметана. Как было показано в ходе работы, для него характерно наличие высокой относительно других представителей семейства частоты колебаний. Это объясняется особенностями структуры соединения, при которой взаимодействия между электронами и фононами (кванты колебательного движения атомов в кристалле) минимальны, а потому подвижность электронов высока.

«Выявление связи между колебательными спектрами и подвижностью зарядов (если она действительно существует), позволит отбирать перспективные для органической электроники материалы, не прибегая к изготовлению образцов полупроводниковых устройств — транзисторов, что сложно и трудозатратно: нужно вырастить высококачественные кристаллы, найти оптимальные электроды, подобрать материал непроводящего диэлектрика и так далее. На практике результаты могут быть использованы так: измеряется колебательный спектр материала и делается вывод о его перспективности для органических полупроводниковых устройств», — заключает Дмитрий Паращук.

Материал подготовлен в рамках проекта Наука - МГУ