Colaboración de compuestos conduce a electrónicos de plástico más rápidos

JEDDAH, Arabia Saudita, 30 de abril de 2012 /PRNewswire/ --  La velocidad con la que su teléfono inteligente responde a su toque mientras desliza la pantalla es controlada por la rapidez de la carga eléctrica transmitida a través de varios componentes de la pantalla.  Los científicos de Imperial College London (ICL) trabajaron en colaboración con colegas de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), para producir transistores de película fina orgánica (OTFTs) que alcanzan consistentemente una movilidad récord para las portadora a través de un proceso de solución cuidadoso que combina dos semiconductores orgánicos. Los OTFTs y sus métodos de procesamiento ofrecen una gran variedad de aplicaciones electrónicas futuras.

El grupo del profesor Aram Amassian de KAUST se unió al Dr. Thomas Anthopoulos, del departamento de física del ICL y a los colegas, profesor Iain McCulloch y el Dr. Martin Heeney, del departamento de química, para el desarrollo y caracterización de un material compuesto que optimiza el transporte de carga y permite la manufactura de transistores orgánicos más rápidos. Los científicos describieron la combinación de semiconductores innovadora en un informe conjunto publicado en Advanced Materials, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200088/abstract

En respuesta al desafío de los costosos procesos de deposición al vacío, los químicos que trabajan con insumos orgánicos sintéticos tienen cada vez más éxito en la sinterización conjugada de pequeñas moléculas solubles. "Aunque tienen una tendencia de formar cristales grandes, la formación reproducible de películas uniformes continuas de alta calidad sigue en cuestionamiento", comentó el Dr. Anthopoulos, investigador líder de Imperial.  En contraste, los semiconductores de polímero generalmente son bastante solubles y forman películas continuas de alta calidad, sin embargo hasta recientemente, no podían alcanzar cargas de movilidad de portadora superiores a 1 cm2/Vs.

En este esfuerzo colectivo, los científicos químicos de Imperial, trabajando con los físicos expertos en dispositivos del Centro de Electrónicos Plásticos de la Facultad (http://www3.imperial.ac.uk/plasticelectronics) y los científicos de materiales de KAUST combinaron las propiedades ventajosas tanto del polímero como de las moléculas pequeñas en un material compuesto, que ofrece un performance superior que el de estos componentes individualmente, al mismo tiempo que optimiza la reproducibilidad y la estabilidad de dispositivo a dispositivo.

El performance mejorado se atribuye en parte a la textura cristalina del componente de pequeña molécula de la combinación y a la uniformidad y facilidad alcanzadas en la superficie superior de la película policristalina. Esta última es decisiva para los dispositivos con configuración de puerta superior y contacto inferior a través del cual la superficie superior de la mezcla de semiconductor forma la interfaz semiconductor-dieléctrica cuando la solución está revestida por el polímero dieléctrico.

La facilidad y continuidad de la superficie y la ausencia de límites de granulidad aparentes son poco comunes en las moléculas pequeñas altamente policristalinas en su forma pura, sugiriendo que el polímero se agregue con la uniformidad y puede incluso revestir los cristales semiconductores con una capa delgada de nanoescala. "El performance de la mezcla polímero-molécula es superior a 5 cm2/Vs, que está muy cerca de la movilidad de cristal único, anteriormente presentada por la propia molécula", indicó el profesor Amassian, coautor de KAUST.

Los científicos de materiales de KAUST abordaron la fase de separación, cristalinidad y morfología de la mezcla de semiconductor orgánico utilizando una combinación de dispersión de rayos-X basada en sincrotrón en la línea de haz D1 de la Fuente de Sincrotrón de Alta Energía Cornell (CHESS), microscopía de electrones de transmisión de energía filtrada (EF-TEM) seccional cruzada y microscopía de fuerza atómica en modos topográficos y de fase.    

"Este trabajo es particularmente emocionante por demostrar que la aplicación de técnicas de caracterización potentes y complementarias a estas mezclas orgánicas complejas puede enseñarnos mucho sobre su funcionamiento. Es un ejemplo de libro de un estudio de relacionamiento de la estructura con la propiedad que destaca la utilidad de tales colaboraciones", dijo el profesor Alberto Salleo de Stanford University, un experto en caracterización estructural avanzada de los polímeros semiconductores. "Una movilidad de 5 cm2/Vs ya es una cifra espectacular. Los métodos descritos trazan un mapa de la manera en que los investigadores pueden obtener movilidades aún superiores".

"En principio, el enfoque de mezcla simple puede conducir al desarrollo de transistores orgánicos con características de performance muy superiores a las más avanzadas en la actualidad ", añadió el Dr. Anthopoulos.

Para más información:
Christopher Sands, Director de Comunicaciones de la Universidad
[email protected]
+966-54-470-1201
(El Dr. Aram Amassian está disponible para entrevistas)

FUENTE  King Abdullah University of Science & Technology

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