(Phys.org)—I ricercatori potrebbero aver trovato un "punto debole" per l'elettronica organica fabbricando un nuovo materiale di nanorete misto polimerico semiconduttore 2D che raggiunge simultaneamente un'eccellente mobilità di carica, elevata flessibilità, e quasi il 100% di trasparenza ottica, una combinazione di proprietà finora elusive per i materiali semiconduttori. Secondo i ricercatori, la nanorete è la prima veramente incolore, materiale semiconduttore pieghevole, come dimostrato dalla fabbricazione di transistor ad effetto di campo con LED integrati.

I ricercatori, guidato da Kwanghee Lee, professore al Gwangju Institute of Science and Technology in Corea del Sud, hanno pubblicato un articolo sul nuovo materiale in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Finora, non esiste materiale semiconduttore che raggiunga contemporaneamente un'eccellente trasparenza ottica, elevata mobilità del portatore di carica, e reale flessibilità, " ha detto il coautore Kilho Yu presso l'Istituto di scienza e tecnologia di Gwangju Phys.org . "Ossidi metallici, come ZnO e IGZO, hanno un'eccellente trasparenza e un'elevata mobilità, ma sono fragili e mostrano scarsa mobilità se non trattati con alte temperature (> 200 °C) processi, che non sono desiderabili per la fabbricazione su substrati flessibili. I polimeri semiconduttori generali sono flessibili, ma mostrano scarsa mobilità senza processi complessi e non sono molto trasparenti a causa del loro alto coefficiente di assorbimento ottico."

La nuova miscela polimerica è costituita da circa il 15% di polimero semiconduttore denominato DPP2T integrato in una matrice di polistirene inerte. I due tipi di polimeri non si mescolano uniformemente, ma invece il DPP2T forma una nanorete simile al web attraverso la matrice inerte, creando altamente ordinato, percorsi di carica continuamente connessi per il trasporto rapido di carica.

Finora, la trasparenza è stata particolarmente difficile da ottenere nei polimeri semiconduttori a causa del loro assorbimento di luce intrinsecamente elevato nella gamma visibile. DPP2T appartiene a una nuova classe di polimeri semiconduttori in cui il picco di assorbimento della luce è spostato verso il rosso nella gamma del vicino infrarosso, quindi assorbe molta meno luce nel campo visibile e ha una maggiore trasparenza ottica.

Però, DPP2T da solo ha ancora una sfumatura verdastra. Solo mescolando il DPP2T con la matrice di polistirene i ricercatori hanno potuto fabbricare un materiale che è quasi perfettamente trasparente in tutto l'intervallo visibile.

In ultima analisi, i ricercatori hanno dimostrato che i singoli materiali nella miscela polimerica non possono raggiungere da soli tutte e tre le proprietà desiderate, ma solo quando mescolati insieme.

Dimostrare, i ricercatori hanno fabbricato prototipi di incolore, transistor pieghevoli ad effetto di campo integrati sopra incolori, diodi emettitori di luce pieghevoli. I dispositivi potrebbero resistere a 1, 000 cicli di piegatura senza grave degrado delle prestazioni.

"Il semiconduttore a nanorete può essere realizzato molto facilmente ed è processabile in soluzione, e non necessita di trattamenti termici o altri processi complessi, " Yu ha detto. "Raggiunge contemporaneamente eccellenti caratteristiche per il futuro trasparente, applicazioni elettroniche deformabili. L'applicabilità del semiconduttore a nanorete è stata dimostrata dalla produzione di prototipi di dispositivi integrati FET/OLED. Nella carta, abbiamo anche mostrato un nuovo paradigma per ottenere un facile trasporto di carica nei polimeri semiconduttori, che sottolinea l'importanza di percorsi di carica puliti lungo la spina dorsale del polimero, piuttosto che il grado di cristallinità del polimero."

I ricercatori si aspettano che i risultati apriranno la strada allo sviluppo di un'ampia varietà di applicazioni, come l'elettronica pieghevole "trasparente" di nuova generazione e i dispositivi medici attaccabili alla pelle.

"Stiamo attualmente studiando l'intrigante meccanismo di trasporto di carica del semiconduttore a nanorete utilizzando vari strumenti sperimentali e modellizzazione, " Yu ha detto. "Inoltre, stiamo applicando questo semiconduttore a nanorete verso varie applicazioni elettroniche, per farne una piattaforma tecnologica per l'elettronica deformabile e trasparente."

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