有机半导体的突破可以直接重塑太阳能电池 2017-03-19 04:06:11

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盛开:由Jessica Wang生产的垂直四氢萘半导体晶体的扫描电子显微镜图像由Jessica Wang提供材料科学家团队发现了一种使有机半导体更强大,更有效的方法,首次垂直生长有机半导体晶体我们的智能手机,平板电脑,计算机和生物传感器都得到了改善,因为半导体的效率迅速提高自21世纪初以来,有机或碳基半导体已成为科学家感兴趣的主要领域,因为它们价格低廉,丰富而轻巧,它们可以通过与无机半导体相媲美的方式传导电流,无机半导体由金属氧化物或硅制成现在,加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所的材料科学家发现了一种使有机半导体更强大,更有效的方法

突破是创造一个改进的结构一种有机半导体,一种称为四苯胺的导电聚合物的构件科学家们首次表明,四苯胺晶体可以垂直生长

这种进步最终会导致大大改进的太阳能捕获技术实际上,它可以真正重塑太阳能细胞科学家可能创造出“轻型天线” - 薄而极状的装置,可以吸收来自各个方向的光线,这将比今天宽大的平板显示器只能吸收来自一个表面的光线这项研究由Richard Kaner领导化学和生物化学与材料科学与工程系的杰出教授最近在网上发表了ACS Nano杂志

加州大学洛杉矶分校的研究小组从基质上垂直生长了四苯胺晶体,因此晶体像尖峰一样竖起而不是像生产时那样平躺使用现有技术他们使用由grap制成的基板在溶液中产生晶体hene,一种由极薄的石墨组成的纳米材料 - 测量单个原子的厚度科学家之前已经在无机半导体材料(包括硅)中垂直生长晶体,但在有机材料中进行生长却更加困难四氢萘是半导体的理想材料由于其特殊的电气和化学性质,这是由它所包含的非常小的晶体的取向决定的

如果晶体垂直生长,太阳能电池和光电传感器等设备工作得更好,因为垂直晶体可以更密集地堆积在半导体中,使其更多控制电流的功能强大且效率更高“这些水晶类似于用散落的铅笔组成一个用铅笔杯组成的桌子,”前“加州大学洛杉矶分校”博士生Yu“Jessica”Wang说,他现在是斯坦福大学的博士后学者,该研究的第一作者“垂直方向可以节省大量空间,这可能意味着在不久的将来更小,更有效的个人电子产品“一旦Kaner和他的同事发现他们可以指导四苯胺溶液生长垂直晶体,他们开发了一步法高度增长有序的垂直排列晶体,用于使用相同石墨烯基板的各种有机半导体“关键是破解有机半导体和石墨烯在各种溶剂环境中的相互作用,”王说:“一旦我们理解了这种复杂的机制,生长的垂直有机晶体变得简单“Kaner说,研究人员还发现了石墨烯基板的另一个优势”这种技术使我们能够在任何我们想要的地方对晶体进行图案化处理,“他说:”你可以用这些半导体晶体制造电子器件,然后精确地生成它们所需的复杂图案

想要,如薄膜晶体管或发光二极管“的佩普r的其他作者是加州大学洛杉矶分校的研究生James Torres,Shan Jiang和Michael Yeung; Adam Stieg,CNSI共享资源副主任,纳米和微微表征实验室科学主任; YTS Rubin,加州大学洛杉矶分校化学与生物化学教授;加州大学洛杉矶分校化学与生物化学教授,Xiangfeng Duan共同作者Santanu Chaudhuri是伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校伊利诺伊应用研究所的首席研究科学家 该研究得到了波音公司,国家科学基金会,美国能源部和国防威胁减少机构出版物的支持:Yue Wang等人,“石墨烯辅助溶液生长垂直取向有机半导体单晶”,ACS Nano ,2015年; DOI:101021 / acsnano5b03465来源:Shaun Mason,加州大学洛杉矶分校新闻室