來源：Open Access Government

英國劍橋大學卡文迪什實驗室的物理學家們發(fā)現(xiàn)了提高有機半導(dǎo)體性能的創(chuàng)新方法，有可能徹底改變電子器件和能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

負責這項研究的博士后研究員 Dionisius Tjhe 博士與同事一起找到了大幅提高摻雜聚合物半導(dǎo)體電導(dǎo)率的新技術(shù)。

他們的研究成果發(fā)表在《自然材料》雜志上，展示了從有機半導(dǎo)體中提取電子的能力，水平之高令人驚嘆。

可持續(xù)能源解決方案

傳統(tǒng)上，只能移除價帶中的一小部分電子，但在實驗中，Tjhe和他的團隊成功清空了某些聚合物中的價帶。他們成功移除了更深能級的電子，這在半導(dǎo)體研究中尚屬首次。

熱電裝置將廢熱轉(zhuǎn)化為電能，提高其效率可以為更可持續(xù)的能源解決方案鋪平道路。

了解聚合物

這些進步的關(guān)鍵在于了解有機聚合物的獨特性質(zhì)。與硅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體不同，由于其晶體結(jié)構(gòu)，它們不太利于清空價帶，而聚合物的排列更加無序，有利于實現(xiàn)這些突破性的效果。

研究人員發(fā)現(xiàn)了另一種利用場效應(yīng)門來提高熱電性能的方法。該技術(shù)可以精確控制半導(dǎo)體中的電荷載流子（空穴）數(shù)量，而不會影響離子數(shù)量，從而克服了以前方法中常見的限制。

這項研究最有趣的發(fā)現(xiàn)之一是利用了被稱為庫侖間隙的非平衡狀態(tài)。這種現(xiàn)象通常在低溫無序半導(dǎo)體中觀察到，它意外地同時增強了熱電輸出和電導(dǎo)率——這是半導(dǎo)體物理學中罕見的壯舉。

卡文迪什實驗室皇家學會大學研究員 Ian Jacobs博士評論道：“庫侖間隙在電測量中很難觀察到，因為只有當材料無法找到最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)時，它們才會變得可見?！?/p>

盡管取得了這些進展，研究人員承認，還需要進一步研究，將這些改進擴展到塊體材料，而不僅僅是表面層。他們的研究為未來研究提高有機半導(dǎo)體性能設(shè)定了明確的方向。

這項研究的潛在應(yīng)用范圍從能量收集到電子器件，影響深遠。正如 Tjhe 博士總結(jié)的那樣，“在這些非平衡狀態(tài)下的傳輸再次證明性能更好的有機熱電器件十分有前景?！?/p>

原文鏈接：

https://www.openaccessgovernment.org/organic-semiconductor-research-opens-new-avenues-for-energy-technology/180502/

審核編輯 黃宇