來源：Open Access Government

英國劍橋大學卡文迪什實驗室的物理學家們發現了提高有機半導體性能的創新方法，有可能徹底改變電子器件和能源轉換技術

負責這項研究的博士后研究員 Dionisius Tjhe 博士與同事一起找到了大幅提高摻雜聚合物半導體電導率的新技術。

他們的研究成果發表在《自然材料》雜志上，展示了從有機半導體中提取電子的能力，水平之高令人驚嘆。

可持續能源解決方案

傳統上，只能移除價帶中的一小部分電子，但在實驗中，Tjhe和他的團隊成功清空了某些聚合物中的價帶。他們成功移除了更深能級的電子，這在半導體研究中尚屬首次。

熱電裝置將廢熱轉化為電能，提高其效率可以為更可持續的能源解決方案鋪平道路。

了解聚合物

這些進步的關鍵在于了解有機聚合物的獨特性質。與硅等傳統半導體不同，由于其晶體結構，它們不太利于清空價帶，而聚合物的排列更加無序，有利于實現這些突破性的效果。

研究人員發現了另一種利用場效應門來提高熱電性能的方法。該技術可以精確控制半導體中的電荷載流子（空穴）數量，而不會影響離子數量，從而克服了以前方法中常見的限制。

這項研究最有趣的發現之一是利用了被稱為庫侖間隙的非平衡狀態。這種現象通常在低溫無序半導體中觀察到，它意外地同時增強了熱電輸出和電導率——這是半導體物理學中罕見的壯舉。

卡文迪什實驗室皇家學會大學研究員 Ian Jacobs博士評論道：“庫侖間隙在電測量中很難觀察到，因為只有當材料無法找到最穩定的結構時，它們才會變得可見。”

盡管取得了這些進展，研究人員承認，還需要進一步研究，將這些改進擴展到塊體材料，而不僅僅是表面層。他們的研究為未來研究提高有機半導體性能設定了明確的方向。

這項研究的潛在應用范圍從能量收集到電子器件，影響深遠。正如 Tjhe 博士總結的那樣，“在這些非平衡狀態下的傳輸再次證明性能更好的有機熱電器件十分有前景。”

原文鏈接：

https://www.openaccessgovernment.org/organic-semiconductor-research-opens-new-avenues-for-energy-technology/180502/

審核編輯 黃宇