有机半导体研究为能源技术开辟了新途径

来源：Open Access Government

英国剑桥大学卡文迪什实验室的物理学家们发现了提高有机半导体性能的创新方法，有可能彻底改变电子器件和能源转换技术

负责这项研究的博士后研究员 Dionisius Tjhe 博士与同事一起找到了大幅提高掺杂聚合物半导体电导率的新技术。

他们的研究成果发表在《自然材料》杂志上，展示了从有机半导体中提取电子的能力，水平之高令人惊叹。

可持续能源解决方案

传统上，只能移除价带中的一小部分电子，但在实验中，Tjhe和他的团队成功清空了某些聚合物中的价带。他们成功移除了更深能级的电子，这在半导体研究中尚属首次。

热电装置将废热转化为电能，提高其效率可以为更可持续的能源解决方案铺平道路。

了解聚合物

这些进步的关键在于了解有机聚合物的独特性质。与硅等传统半导体不同，由于其晶体结构，它们不太利于清空价带，而聚合物的排列更加无序，有利于实现这些突破性的效果。

研究人员发现了另一种利用场效应门来提高热电性能的方法。该技术可以精确控制半导体中的电荷载流子（空穴）数量，而不会影响离子数量，从而克服了以前方法中常见的限制。

这项研究最有趣的发现之一是利用了被称为库仑间隙的非平衡状态。这种现象通常在低温无序半导体中观察到，它意外地同时增强了热电输出和电导率——这是半导体物理学中罕见的壮举。

卡文迪什实验室皇家学会大学研究员 Ian Jacobs博士评论道：“库仑间隙在电测量中很难观察到，因为只有当材料无法找到最稳定的结构时，它们才会变得可见。”

尽管取得了这些进展，研究人员承认，还需要进一步研究，将这些改进扩展到块体材料，而不仅仅是表面层。他们的研究为未来研究提高有机半导体性能设定了明确的方向。

这项研究的潜在应用范围从能量收集到电子器件，影响深远。正如 Tjhe 博士总结的那样，“在这些非平衡状态下的传输再次证明性能更好的有机热电器件十分有前景。”

原文链接：

https://www.openaccessgovernment.org/organic-semiconductor-research-opens-new-avenues-for-energy-technology/180502/

审核编辑 黄宇