Ljusinstabilitet är en viktig faktor som förhindrar att organiska halvledare implementeras. Forskare från Osaka Metropolitan University visade att den ultrasnabba intersystemkorsningen av pentacendelen i pentacenradikala länkar gjorde den organiska halvledaren mycket mer fotostabil. Detta är den snabbaste förbättrade korsningen mellan systemet (~10^-13 sekunder) som demonstreras i ett rent organiskt material utan tunga atomer. Kredit:Osaka Metropolitan University
På grund av hög hålrörlighet har pentacen och dess derivat varit den representativa organiska halvledaren och har varit föremål för mycket forskning, både grundläggande och tillämpad. I synnerhet förväntas de tillämpas på halvledarenheter, såsom fälteffekttransistorer. Dessutom har organiska halvledare fördelen att de är billiga att producera genom bläckstråleutskrift, och de har låg miljöpåverkan eftersom de inte använder metaller. Men ryggraden i organiska halvledare, såsom pentacen, reagerar lätt med syremolekyler under synligt ljus, vilket resulterar i förlust av användbara egenskaper.
En forskargrupp ledd av professor Yoshio Teki från Graduate School of Engineering, Osaka Metropolitan University, har uppnått fotostabilitet mer än 100 gånger högre än för TIPS-pentacen, ett berömt kommersiellt tillgängligt pentacenderivat, genom att öka molekylens planhet och förstärkning av konjugationen av π-elektroner mellan en radikalsubstituent och pentacendel.
Samtidigt, för att klargöra mekanismen för den anmärkningsvärda fotostabiliteten, utfördes ultrasnabba transienta absorptionsmätningar med en femtosekundspulsad laser för att klargöra den speciella dynamiken i det exciterade tillståndet i detta system. Med fokus på pentacendelen i systemet fann de att korsning mellan systemet sker i en ultrasnabb hastighet (10 -13 sekunder), vilket aldrig tidigare har uppnåtts i rent organiska material som inte innehåller några tunga atomer. Dessutom observerades den efterföljande ultrasnabba deaktiveringen till marktillståndet inträffa inom en tid av cirka 10 -10 sekunder.
"Utmärkt fotostabilitet uppnåddes genom att lägga till en radikalsubstituent som förbättrar molekylernas planaritet och stärker konjugeringen av π-elektroner," sade professor Teki. "I framtiden skulle vi vilja verifiera prestandan hos fälteffekttransistorer och använda dem som organiska halvledare."
Studien visas i Physical Chemistry Chemical Physics . + Utforska vidare
