Semicondutores orgânicos permitem a fabricação de aplicações eletrônicas impressas em grande escala e mecanicamente flexíveis, e já se estabeleceram com sucesso no mercado de visores na forma de diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs). Para entrar em outros segmentos de mercado, melhorias no desempenho ainda são necessárias.

Na tecnologia de semicondutores, "dopagem" refere-se à introdução direcionada de impurezas (também chamadas de dopantes) no material semicondutor de um circuito integrado. Esses dopantes funcionam como "distúrbios" intencionais no semicondutor que podem ser usados ​​para controlar o comportamento específico dos portadores de carga e, portanto, a condutividade elétrica do material original. Mesmo a menor quantidade de dopantes pode ter uma influência muito forte na condutividade elétrica. O dopagem molecular é parte integrante da maioria das aplicações de eletrônicos orgânicos comerciais. Até agora, Contudo, uma compreensão física fundamental insuficiente dos mecanismos de transporte de cargas em semicondutores orgânicos dopados impediu aumentos adicionais na condutividade para corresponder aos melhores semicondutores como o silício.

Pesquisadores do Centro Integrado de Dresden para Física Aplicada e Materiais Fotônicos (IAPP) e do Centro para o Avanço da Eletrônica de Dresden (CFAED) em TU Dresden, em cooperação com a Universidade de Stanford e o Instituto de Ciência Molecular de Okazaki, agora identificaram os principais parâmetros que influenciam a condutividade elétrica em condutores orgânicos dopados. A combinação de investigações experimentais e simulações revelou que a introdução de moléculas dopantes em semicondutores orgânicos cria complexos de duas moléculas com cargas opostas. As propriedades desses complexos, como a atração de Coulomb e a densidade dos complexos, determinar significativamente as barreiras de energia para o transporte de portadores de carga e, portanto, o nível de condutividade elétrica. A identificação de parâmetros moleculares importantes constitui uma base importante para o desenvolvimento de novos materiais com condutividade ainda maior.

Os resultados deste estudo acabam de ser publicados em Materiais da Natureza . Enquanto o trabalho experimental e parte das simulações eram realizados no IAPP, o Grupo de Nanoeletrônica Computacional do CFAED sob a liderança do Dr. Frank Ortmann verificou as explicações teóricas para as observações por meio de simulações em nível molecular. Ao fazer isso, os pesquisadores criaram uma base abrangente para novas aplicações da tecnologia de semicondutores orgânicos.