Esquemas do dispositivo. a - Seção transversal esquemática do dispositivo. b - Operação do transistor de elétron quente. Os elétrons são injetados pela aplicação de uma polarização de base emissora negativa, e detectado no semicondutor molecular. Esses elétrons estão fora de equilíbrio com os elétrons térmicos na base, o que não pode ser descrito por uma temperatura maior. As medições podem ser realizadas sem ou com polarização da base do coletor aplicada externamente. Crédito:Frank Ortmann
Físicos do Centro de Pesquisa de Cluster para o Avanço da Eletrônica em Dresden (cfaed) da TU Dresden, junto com pesquisadores da Espanha, Bélgica e Alemanha, puderam mostrar em um estudo como os elétrons se comportam em sua injeção em filmes semicondutores orgânicos. Simulações e experimentos identificaram claramente diferentes regimes de transporte. O estudo foi publicado agora em Nature Communications .
Os processos de transferência de carga desempenham um papel fundamental em todos os dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos. Para dispositivos baseados em tecnologia de filme fino orgânico, estes incluem a injeção dos portadores de carga através dos contatos metálicos e o transporte de carga no próprio filme orgânico. Os processos de injeção nos contatos são de particular interesse aqui porque as resistências de contato nas interfaces devem ser minimizadas para a eficiência ideal do dispositivo. Contudo, essas interfaces internas são difíceis de acessar e, portanto, ainda não são muito bem compreendidas.
A equipe do líder do grupo de pesquisa cfaed, Frank Ortmann (Grupo de Nanoeletrônica Computacional), junto com pesquisadores da Espanha, Bélgica e Alemanha, agora mostrou em um estudo que o mecanismo de transporte eletrônico quando injetado em um filme orgânico pode ser descrito pelo chamado modelo de salto de Marcus conhecido da físico-química. O modelo foi desenvolvido pelo químico americano Rudolph Arthur Marcus. Investigações teóricas e experimentais comparativas identificaram inequivocamente os regimes de transporte previstos na teoria de Marcus. "As previsões derivadas de R.A. Marcus no contexto da síntese química na década de 1950, em particular o chamado 'regime de Marcus invertido', só poderia ser confirmado muitas décadas depois por experimentos sistemáticos em reações químicas. Por suas importantes contribuições teóricas, R.A. Marcus recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1992 ", diz Ortmann.
"Agora, a observação da 'Região Invertida de Marcus', em que uma tensão mais alta gera uma corrente mais baixa, conseguiu pela primeira vez em um transistor orgânico, em que a tensão de injeção pode ser controlada ativamente ", Ortmann continua. Isso leva a um melhor entendimento dos dispositivos orgânicos eletrônicos e optoeletrônicos em geral.
