L'elettronica organica, nota anche come elettronica plastica, prevede l'uso di materiali organici (composti a base di carbonio) nei dispositivi elettronici. Una sfida significativa nell'elettronica organica è la creazione di contatti elettrici stabili ed efficienti tra semiconduttori organici ed elettrodi metallici. Ecco due approcci principali per raggiungere questo obiettivo:
1. Contatti ohmici:
- I contatti ohmici sono caratterizzati da una relazione lineare tra corrente e tensione, indicando una bassa resistenza all'interfaccia.
- Per ottenere contatti ohmici con semiconduttori organici, la funzione di lavoro dell'elettrodo metallico (differenza di energia tra il livello di Fermi e il livello di vuoto) dovrebbe corrispondere all'energia di ionizzazione del materiale organico (energia richiesta per rimuovere un elettrone dall'orbitale molecolare più occupato ).
- A questo scopo vengono comunemente utilizzati metalli con funzioni lavorative adeguate, come oro, argento o ossido di indio-stagno (ITO).
- Trattamenti superficiali o interstrati sottili, come monostrati autoassemblati o ossidi metallici, possono essere introdotti per migliorare la resistenza di contatto.
2. Contatti Schottky:
- I contatti Schottky si formano quando un metallo con una funzione di lavoro più elevata viene depositato su un semiconduttore organico, determinando una relazione corrente-tensione rettificatrice (non lineare).
- All'interfaccia, gli elettroni del materiale organico vengono trasferiti al metallo, creando una regione di svuotamento e una barriera di potenziale incorporata.
- Questa barriera consente la formazione di diodi e transistor Schottky.
- Per controllare l'altezza della barriera Schottky e migliorare le prestazioni del dispositivo, è possibile incorporare strati interfacciali o droganti.
Tecniche aggiuntive:
Oltre a questi approcci fondamentali, ecco alcune tecniche aggiuntive utilizzate per migliorare il contatto tra i composti del carbonio e il metallo nell'elettronica organica:
- Metallizzazione: Trattare le superfici organiche con precursori metallici e sottoporle a ricottura termica può migliorare il legame metallo-organico e formare contatti più robusti.
- Trattamenti al plasma: L'esposizione delle superfici organiche al plasma può modificare la chimica della superficie, facilitando una migliore adesione del metallo.
- Promotori dell'adesione: L'uso di strati che promuovono l'adesione, come il poli(3,4-etilendiossitiofene) polistirene solfonato (PEDOT:PSS), può fornire un forte legame meccanico tra il semiconduttore organico e il metallo.
- Doping: L'introduzione di droganti, come metalli alcalini o alogenuri metallici, nel semiconduttore organico può modificarne le proprietà elettroniche e migliorare l'iniezione di carica.
- Nanostrutturazione: La creazione di nanostrutture, come nanocristalli o nanofili, può aumentare l'area di contatto tra il semiconduttore organico e il metallo, riducendo la resistenza.
Conclusione:
Realizzare contatti elettrici affidabili tra i composti del carbonio e il metallo è fondamentale per il progresso dell’elettronica organica. Selezionando attentamente i materiali, ottimizzando le funzioni lavorative e impiegando vari trattamenti superficiali, è possibile ottenere un'iniezione e un trasporto efficienti della carica. Questi approcci consentono la fabbricazione di dispositivi elettronici organici ad alte prestazioni come celle solari, diodi emettitori di luce e transistor. La ricerca in corso continua ad esplorare metodi innovativi per migliorare le proprietà di contatto e sbloccare il pieno potenziale dei materiali elettronici organici.
