Группа учёных из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) сообщила о результатах мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники. Специалисты первыми в мире вырастили из раствора монокристаллы фуран-фениленовых со-олигомеров, обладающие полупроводниковым и люминесцентным свойствами, и выяснили, что квантовый выход фотолюминесценции для них составляет более 65%. Отчет об исследовании опубликован в журнале RSC Advances, популярно о нем рассказывает пресс-служба вуза.

Самым распространённым неорганическим полупроводником, используемым в электронике, является кремний. Но кремний невозможно использовать для создания гибкой электроники, и поэтому ученые изучают возможности использования других материалов. По мнению сотрудника лаборатории химии свободных радикалов НГУ Максима Казанцева, органические полупроводниковые материалы имеют по сравнению с кристаллическим кремнием ряд преимуществ: лёгкость, вариативность свойств, гибкость, полупрозрачность и недорогое производство.

«Мы стремимся упростить процесс изготовления устройств. Неорганические полупроводники производятся с применением сложных технологий, которые требуют высоких температур, вакуума. Органические же материалы можно наносить более дешёвыми и простыми способами, например, напечатать полупроводниковый слой на принтере, напылить или использовать различные процессы самосборки. Уникальные свойства материалов могут способствовать созданию новых устройств, например гибкого дисплея, который можно сложить или свернуть в трубочку и положить в карман. Это бы значительно упростило жизнь в некоторых случаях», - цитируются в пресс-релизе слова Максима Казанцева.

Целью научной группы была работа с фуран-фениленовыми со-олигомерами, которые являются не только хорошими полупроводниками, но и имеют интересные оптические свойства, например, могут излучать свет. В результате учёные получили органический полупроводниковый материал на основе фуран-фениленового со-олигомера с квантовым выходом фотолюминесценции более 65% - это больше в 2 раза по сравнению с 35% у тиофенового аналога. Как отмечается в сообщении, это одно из рекордных значений для подобных материалов, сопоставимое с параметрами аналогичных кристаллов. Важно также то, что при выращивании ученые использовали простую и недорогую технологию.

Как полагают исследователи, в перспективе эта технология может быть использована для создания органических светоизлучающих транзисторов и гибких электронных устройств. 

«В дисплеях каждый пиксель представляет собой светодиод, который управляется одним транзистором. Мы можем объединить в одном устройстве функции как управления, так и излучения света. Кроме того, такие устройства по сравнению с обычными светодиодами более энергоэффективны, и в перспективе могут использоваться для создания органических лазеров с электрической накачкой», — цитируются слова Максима Казанцева.

В дальнейшем ученые планируют работать над сохранением и улучшением свойств полученных органических полупроводниковых кристаллов, а также исследовать влияние структуры новых молекул на свойства получаемых полупроводниковых материалов.

Исследовательская работа проводится при поддержке со стороны руководства НИОХ СО РАН, НГУ, Российского фонда фундаментальных исследований и Фонда Бортника.