Дослідники розробляють новий метод виготовлення тонких напівпровідникових плівок на замовлення

Органічні напівпровідникові матеріали є перспективними ключовими технологіями для розробки найсучасніших оптоелектронних компонентів і використовуються у фотоелектричній техніці, а також у сенсорній техніці та мікроелектроніці. Для автоматичного виробництва тонких органічних напівпровідникових плівок із чітко визначеними властивостями дослідники на чолі з Leibniz IPHT у Єні, Німеччина, розробили новий технологічний підхід для осадження тонких плівок із високою молекулярною точністю.

Метод виготовлення тонких плівок із індивідуальними електронними властивостями представлений у журналі Advanced Materials .

Органічні напівпровідники, які зазвичай складаються з молекулярних матеріалів або полімерів на основі вуглецю, є частиною різноманітних сучасних застосувань: наприклад, ультратонкі, механічно гнучкі та легкі напівпровідникові тонкі плівки використовуються в сучасних транзисторах, чутливих датчиках або органічній сонячній енергії. клітини . Їхній потенціал перетворення енергії і, отже, їхня функціональність визначається рівнями електронної енергії органічних тонких плівок, які залежать від молекул, а також від їх розташування та взаємодії між сусідніми молекулами всередині тонких плівок.

Німецько-американській групі вчених під керівництвом Інституту фотонної технології Лейбніца (Leibniz IPHT) вдалося розробити новий виробничий процес, який дозволяє точно виготовляти тонкі напівпровідникові плівки з індивідуальними структурними та електронними властивостями в автоматизованому режимі . Метод, представлений у Advanced Materials, повинен дозволити спеціально виробляти тонкі плівки з контрольованою взаємодією між сусідніми молекулами та певними рівнями енергії.

Осадження тонких напівпровідникових плівок прокаткою

Представлена ​​техніка шару Ленгмюра з переносом прокатки, подальший розвиток усталеної методики Ленгмюра Блоджетта для осадження тонких плівок, підходить для виробництва моношарів молекул органічного напівпровідника на межі розділу повітря-вода. Для цього шар молекул, що утворюється на поверхні води, переноситься на тверду підкладку.

Молекулярний моношар наноситься на підкладку за допомогою спеціальної рухомої системи перенесення, розробленої дослідниками, яка містить підкладку, на яку потрібно нанести покриття, і яка переміщується по молекулярній плівці на поверхні води. Молекулярний шар, утворений на межі повітря-вода, прилипає до підкладки під час обертання.

«Розроблений процес також дозволяє осаджувати кристалічні плівки, виробництво яких за допомогою встановлених методів раніше вимагало значних зусиль і часто призводило до поверхневих дефектів, таких як тріщини в тонких органічних плівках. За допомогою представленого процесу ми можемо зменшити ці поверхневі дефекти. до мінімуму та створювати як моношари, так і кілька тонкоплівкових шарів з індивідуальними властивостями безпосередньо, рівномірно та з високою якістю в масштабований спосіб», – пояснює PD Dr. Habil. Мартін Прессельт, керівник групи органічних тонких плівок та інтерфейсів у Leibniz IPHT, який розробив новий метод разом зі своєю командою.

Тонкі плівки на замовлення

Два параметри відіграють вирішальну роль у виробництві напівпровідникових тонких плівок із індивідуальними структурними та енергетичними властивостями. «З одного боку, техніка шару Ленгмюра з рухомим переносом дозволяє систематично змінювати щільність упаковки молекул усередині шару, яка може коливатися від дуже щільно упакованих до менш щільно упакованих, через поверхневий тиск під час осадження.

«З іншого боку, кількість складених молекулярних шарів і, отже, товщину шару тонких плівок можна точно регулювати. Таким чином можна відтворювати тонкі напівпровідникові плівки з цілеспрямованою взаємодією між сусідніми молекулами та певними рівнями енергії», — говорить Доктор Сара Жасмін Фінкельмейер, науковець із групи органічних тонких плівок та інтерфейсів, яка відіграла важливу роль у розробці нового методу.

Технологічний підхід, розроблений дослідниками, закладає основу для виготовлення нових (опто-) електронних компонентів на основі тонких плівок з оптимізованими властивостями. Наприклад, органічні фотоелектричні модулі, які ефективно генерують електричну енергію з сонячного світла, а також тонкі плівки , які перетворюють сонячне світло в хімічну енергію, можуть отримати подальший розвиток.

За матеріалами techxplore.com