p Usando um método de imagem recentemente desenvolvido, Os pesquisadores do LMU mostram que os semicondutores orgânicos de filme fino contêm regiões de desordem estrutural que podem inibir o transporte de carga e limitar a eficiência dos dispositivos eletrônicos orgânicos. p Semicondutores baseados em polímeros orgânicos ou pequenas moléculas têm várias vantagens sobre seus convencionais, principalmente primos baseados em silício. Eles são mais simples e baratos de fabricar, e pode ser produzido na forma de fino, camadas flexíveis, o que permite que eles sejam fixados a diversos substratos e superfícies. Essa versatilidade significa que os semicondutores orgânicos são de grande interesse para uma ampla gama de aplicações - incluindo dispositivos optoeletrônicos, como diodos emissores de luz e células solares. Sua condutividade elétrica e eficiência energética são uma função das propriedades dos materiais de que são feitos. É por isso que os pesquisadores LMU liderados pelo Dr. Bert Nickel, que também é membro da Nanosystems Initiative Munich (NIM), um cluster de excelência, têm investigado como o grau de ordem molecular em filmes finos orgânicos afeta a mobilidade e o transporte dos portadores de carga dentro deles.

p Em componentes baseados em semicondutores, a mobilidade das partículas portadoras de carga - elétrons e suas contrapartes carregadas positivamente, conhecidos como buracos - devem ser o mais alto possível. "Tem havido relatórios conflitantes sobre o efeito da granularidade e cristalinidade do filme fino semicondutor orgânico na separação e transporte de portadores de carga no interior, "diz Nickel. Ele e seus colegas agora deram uma olhada mais de perto na estrutura molecular de uma fina película de pentaceno, um protótipo de semicondutor orgânico.

p Trazendo a estrutura para o foco

p "Estudos em nanoescala como este são muito desafiadores", diz o físico da LMU, Dr. Fritz Keilmann, um pioneiro no campo da microscopia de campo próximo. "Temos sido bem-sucedidos porque desenvolvemos um sistema baseado em laser, método de imagem de alta resolução da Neaspec GmbH, um spin-off do Center for NanoScience em LMU. Nós iluminamos a ponta extremamente fina de um microscópio de força atômica com um feixe de laser infravermelho focalizado. A ponta atua como uma nanoantena e converte a radiação incidente em uma fonte de luz de campo próximo intensa com um diâmetro de cerca de 20 nanômetros. Isso é suficiente para fornecer uma análise de alta precisão da estrutura do filme semicondutor - que revela o arranjo espacial de suas moléculas componentes. "

p Para surpresa de todos, os experimentos mostraram que, enquanto os grãos planos de pentaceno que compõem o fino filme orgânico muitas vezes parecem homogêneos em grandes regiões, essas áreas são interrompidas por inclusões nas quais as moléculas de pentaceno são ordenadas em um padrão diferente ou fase cristalina. “Nessas áreas, as moléculas de pentaceno são mais fortemente inclinadas do que as de regiões vizinhas. Suspeitamos que essas inclusões inibem o transporte de portadores de carga na camada orgânica, como as rochas de um rio perturbam o fluxo da água, "diz Christian Westermeier, primeiro autor do estudo.

p Diferenças na estrutura cristalina em escalas extremamente curtas não são relevantes apenas para a operação de componentes eletrônicos de alta condutividade, como o elemento transistor investigado neste novo estudo. Eles também desempenham um papel crucial nas células solares orgânicas, que são formados por várias dessas camadas moleculares. "Até agora, tem sido muito difícil acessar essas estruturas experimentalmente. Portanto, nosso método pode dar uma contribuição valiosa para a nossa compreensão desses sistemas em camadas e para a eletrônica orgânica em geral, "Níquel conclui.