Schemi del dispositivo. a – Sezione schematica del dispositivo. b – Funzionamento del transistor ad elettroni caldi. Gli elettroni vengono iniettati applicando una polarizzazione negativa della base dell'emettitore, e rilevato nel semiconduttore molecolare. Questi elettroni sono fuori equilibrio con gli elettroni termici nella base che non possono essere descritti da una temperatura maggiore. Le misurazioni possono essere eseguite senza o con polarizzazione della base del collettore applicata esternamente. Credito:Frank Ortmann
Fisici del Research Cluster Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) della TU Dresden, insieme a ricercatori spagnoli, Belgio e Germania, sono stati in grado di mostrare in uno studio come si comportano gli elettroni nella loro iniezione nei film di semiconduttori organici. Simulazioni ed esperimenti hanno chiaramente identificato diversi regimi di trasporto. Lo studio è stato pubblicato ora in Comunicazioni sulla natura .
I processi di trasferimento di carica svolgono un ruolo fondamentale in tutti i dispositivi elettronici e optoelettronici. Per i dispositivi basati sulla tecnologia a film sottile organico, questi includono l'iniezione dei portatori di carica tramite i contatti metallici e il trasporto di carica nel film organico stesso. I processi di iniezione sui contatti sono di particolare interesse qui perché le resistenze di contatto sulle interfacce devono essere ridotte al minimo per un'efficienza ottimale del dispositivo. Però, tali interfacce interne sono di difficile accesso e quindi non ancora ben comprese.
Il team del leader del gruppo di ricerca cfaed Frank Ortmann (Computational Nanoelectronics Group), insieme a ricercatori spagnoli, Belgio e Germania, ha ora dimostrato in uno studio che il meccanismo di trasporto elettronico quando iniettato in un film organico può essere descritto dal cosiddetto modello di Marcus hopping noto dalla chimica fisica. Il modello è stato sviluppato dal chimico americano Rudolph Arthur Marcus. Indagini comparative teoriche e sperimentali hanno identificato inequivocabilmente i regimi di trasporto previsti dalla teoria di Marcus. "Le previsioni derivate da R.A. Marcus nel contesto della sintesi chimica negli anni '50, in particolare il cosiddetto 'regime di Marcus invertito', potrebbe essere confermato solo molti decenni dopo da esperimenti sistematici sulle reazioni chimiche. Per i suoi importanti contributi teorici, RA. Marcus ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 1992", dice Ortmann.
"Ora, l'osservazione della 'Regione Marcus Invertita', in cui una tensione maggiore genera una corrente minore, riuscito per la prima volta in un transistor organico, in cui la tensione di iniezione può essere controllata attivamente", Ortmann continua. Ciò porta a una migliore comprensione dei dispositivi organici elettronici e optoelettronici in generale.
