I semiconduttori organici consentono la fabbricazione di applicazioni elettroniche stampate su larga scala e meccanicamente flessibili, e si sono già affermati con successo sul mercato dei display sotto forma di diodi organici a emissione di luce (OLED). Per entrare in altri segmenti di mercato, sono ancora necessari miglioramenti delle prestazioni.

Nella tecnologia dei semiconduttori, "doping" si riferisce all'introduzione mirata di impurità (chiamate anche droganti) nel materiale semiconduttore di un circuito integrato. Questi droganti funzionano come "disturbi" intenzionali nel semiconduttore che possono essere utilizzati per controllare il comportamento specifico dei portatori di carica e quindi la conduttività elettrica del materiale originale. Anche la più piccola quantità di droganti può avere un'influenza molto forte sulla conduttività elettrica. Il doping molecolare è parte integrante della maggior parte delle applicazioni commerciali di elettronica organica. Fino ad ora, però, un'insufficiente comprensione fisica fondamentale dei meccanismi di trasporto delle cariche nei semiconduttori organici drogati ha impedito ulteriori aumenti della conduttività per adattarsi ai migliori semiconduttori come il silicio.

Ricercatori del Centro integrato di fisica applicata e materiali fotonici di Dresda (IAPP) e del Centro per l'avanzamento dell'elettronica di Dresda (CFAED) presso la TU Dresden, in collaborazione con la Stanford University e l'Institute for Molecular Science di Okazaki, hanno ora identificato i parametri chiave che influenzano la conduttività elettrica nei conduttori organici drogati. La combinazione di indagini sperimentali e simulazioni ha rivelato che l'introduzione di molecole droganti nei semiconduttori organici crea complessi di due molecole con carica opposta. Le proprietà di questi complessi, come l'attrazione di Coulomb e la densità dei complessi, determinano in modo significativo le barriere energetiche per il trasporto dei portatori di carica e quindi il livello di conducibilità elettrica. L'identificazione di importanti parametri molecolari costituisce una base importante per lo sviluppo di nuovi materiali con conducibilità ancora più elevata.

I risultati di questo studio sono stati appena pubblicati in Materiali della natura . Mentre il lavoro sperimentale e una parte delle simulazioni sono stati condotti presso lo IAPP, il Computational Nanoelectronics Group al CFAED sotto la guida del Dr. Frank Ortmann ha verificato le spiegazioni teoriche delle osservazioni mediante simulazioni a livello molecolare. Così facendo, i ricercatori hanno creato una base completa per nuove applicazioni per la tecnologia dei semiconduttori organici.