پیش به سوی وسایل الکترونیکی ارگانیک

 

آی‌تی‌من- اکثر ابزارهای الکترونیک امروزی بر پایه نیمه هادی های معدنی مانند سیلیکون استوار است. کارکرد اصلی آنها یک فرایند به نام دوپینگ است که شامل اضافه کردن ناخالصی ها به نیمه هادی برای افزایش هدایت الکتریکی آن است و این فرآیند جزو عوامل اصلی کار کردن سلول های خورشیدی و صفحه نمایش LED است. 

در ابزار الکترونیکی آلی یا ارگانیک، پایه کربن است و به همان نسبت ابزار الکترونیکی غیرارگانیک این فرآیند حایز اهمیت است. از سال ۲۰۰۰ که جایزه نوبل به محققانی اهدا شد که پلاستیک و پلیمرهای هادی برق کشف کردند، ابزار الکترونیکی ارگانیک مورد توجه گرفت و بسیاری سعی در تحقیق و توسعه این ابزارها کردند. صفحه نمایش OLED نمونه بارزی است که هم اکنون در بازار وجود دارد و در نسل آخر گوشی های هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردهای دیگر این ابزار هنوز به طور کامل تحقق نیافته است، زیرا نیمه هادی های آلی تاکنون به اندازه کافی کارآمد نبوده اند. 

دوپینگ در نیمه هادی های آلی یا ارگانیک از طریق آنچه که «واکنش اکسایش کاهش» نامیده می شود، عمل می کند. به این معنا که یک مولکول دوپنت، الکترون را از نیمه هادی دریافت می کند و هدایت الکتریکی را در نیمه هادی فزایش می دهد. مولکول دوپنت، ماده ای مانند بور است که در مقادیر کم به مواد نیمه هادی خالص به منظور تغییر خواص هدایت کننده آن و برای استفاده در ترانزیستورها و دیودها اضافه می شود.

مولکول های دوپنت بیشتری که نیمه هادی می تواند با آنها واکنش نشان دهد، نشان دهنده ظرفیت بالای آن است. در حال حاضر؛ محدودیت این ظرفیت در نیمه هادی های ارگانیک به این دلیل است که مولکول های دوپنت هر کدام فقط قابلیت رد و بدل کردن یک الکترون را دارند. اما دانشمندان توانسته اند میزان الکترون های رد و بدل شده را در این مولکلول ها به دو الکترون برسانند. 

دیوید کیفر، دانشجوی دکتری این تیم تحقیقاتی در این زمینه می گوید: نیمه هادی با کمک فرآیند «دو دوپینگ» می تواند کارایی خود را دو برابر کند. با این حساب از این به بعد می توان ابزار الکترونیکی آلی ای ساخت که ظرفیت و کارآیی دو برابر دارند. 

این کشف می تواند پیشرفت های بیشتری را در زمینه فناوری هایی که امروزه به اندازه کافی رقابتی نیستند به همراه داشته باشد. با این حال چالش اصلی در این زمینه این است که پلیمرها به سادگی جریان را به اندازه کافی عبور نمی دهند و بنابراین تکنیک های دوپینگ موثرتر واقع خواهند شد و می توان به الکترونیک مبتنی بر پلیمر بهتر دست یافت.

در حال حاضر این دو برابر شدن رسانایی پلیمرها، در حالی که استفاده از همان مقدار ماده دوگانه در همان سطح باقی مانده است، می تواند نقطه شروع ظهور فناوری های جدید باشد.