Ученые нашли новый подход к изготовлению полупроводников, который позволяет повысить их проводимость примерно в миллион раз. Кроме того, они разработали новую добавку для легирования, позволяющую сократить стоимость производства солнечных элементов и экранов для смартфонов, пишет Science Daily.

Ученые из Технологического института Джорджии (США), Принстонского университета (США) и Университета Гумбольта (Германия) нашли новый подход к изготовлению проводников, который позволяет существенно повысить их проводимость и при этом снизить стоимость производства.

Органические кремниевые полупроводники — основа современной электроники. Они используются везде — от ноутбуков до солнечных панелей и ракет. Существенным для изготовления полупроводников является процесс, называемый легированием, в котором химический состав элемента меняется за счет добавления разных примесей. В зависимости от типа и количества легирующей примеси можно изменить электронную структуру полупроводника и его свойства.

«Органические полупроводники — идеальные материалы для изготовления механически гибких устройств с энергосберегающими низкотемпературными процессами, — говорит Хин Линь, докторант и член исследовательской группы Принстонского университета (США). — Одним из главных недостатков является их относительно низкая электропроводность, что дает в итоге неэффективные устройства с более коротким сроком службы, чем нужно для коммерческого применения».

Новые материалы состоят из молекул на основе углерода, а не из атомов кремния, как в обычных проводниках, а легирующая примесь, содержащая рутений, добавляет в материал дополнительные электроны, что обеспечивает высокую проводимость. Важно, что в отличие от многих других мощных восстановителей, новая присадка остается стабильной при воздействии воздуха, но при этом обеспечивает добавление большого количества электронов как в растворе, так и в твердом состоянии.

Фото: Jing Wang / Xin Lin

Сет Мардер и Стив Барлоу из Georgia Tech, которые возглавляли разработку добавки, назвали соединение рутения «сверхредукционной легирующей примесью». В ходе исследований, проведенных в Принстоне, было обнаружено, что новая легирующая присадка увеличила проводимость материалов примерно в миллион раз.

По словам ученых, открытие позволит существенно удешевить производство гибкой электроники, солнечных панелей и дисплеев высокого разрешения для смартфонов и телевизоров. Кроме того, это позволит создавать новые устройства, которые раньше были недоступны или экономически не целесообразны.

Ученые Технологического института Джорджии и их коллеги из трех других учреждений разработали новую технологию легирования, позволяющую сократить стоимость производства полимерных солнечных элементов и органической электроники.