Eletrônica

Semicondutor orgânico com propriedades eletrônicas mistas

Semicondutor orgânico com propriedades eletrônicas mistas
Na superfície do mesmo material, é possível controlar quem pode se mover, se as cargas positivas ou as negativas.[Imagem: UCSB]

Material configurável

Pesquisadores descobriram uma maneira de controlar as propriedades elétricas dos materiais semicondutores orgânicos, ou de plástico, ao longo da superfície do próprio material.

Assim, sem precisar conectar ou mesclar materiais diferentes, torna-se possível fabricar circuitos orgânicos (do tipo encontrado em monitores de OLEDs e células solares, por exemplo) de complexidade variável usando o mesmo material, que é "configurado" ao longo de sua superfície para apresentar diferentes propriedades.

"É uma estratégia diferente, pela qual você pode pegar um material e mudar suas propriedades," disse Guillermo Bazan, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, nos EUA.

Controle da polaridade

No reino dos semicondutores orgânicos - ou poliméricos, ou de plástico - muitos materiais apresentam condução ambipolar, o que significa que eles transportam cargas negativas e positivas. Assim, em situações onde apenas uma certa carga é necessária, e isso acontece o tempo todo, a carga oposta também fica conduzindo, o que diminui a utilidade do material.

No que a equipe declara ter sido mais um exemplo da clássica descoberta acidental, eles estavam tentando unir dois materiais que não têm o problema da ambipolaridade quando se deram conta de que um deles, um fulereno, limitava a condução das cargas negativas (elétrons) do outro e, ao mesmo tempo, permitia que as cargas positivas (lacunas) continuassem se propagando.

Foi então uma questão de encontrar outro material que atuasse de maneira inversa, travando as cargas positivas, e usá-lo como aditivo. O material identificado foi o cobre tetrabenzoporfirina (CuBP), que faz com que os elétrons negativos permaneçam móveis e limita o transporte das lacunas.

Propriedades eletrônicas controláveis

A equipe então constatou que adicionar o fulereno ou o CuBP em pontos específicos dos semicondutores orgânicos permite controlar localmente o comportamento do material com precisão, além de permitir fabricar o circuito todo de forma muito mais simples e mais barata do que conjugar dois materiais diferentes.

"É esta a ideia, podemos ter um aditivo que pode ser uma pequena fração do total e que nos permitirá dominar as propriedades eletrônicas do semicondutor. Uma vez que você tenha isso sob controle, você pode fazer todo tipo de coisas interessantes," disse o professor Guillermo Bazan.

Bibliografia:

Fullerene Additives Convert Ambipolar Transport to p-Type Transport while Improving the Operational Stability of Organic Thin Film Transistors
Michael J. Ford, Ming Wang, Hung Phan, Thuc-Quyen Nguyen, Guillermo C. Bazan
Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.201601294




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