Wysoko wydajne materiały do elektroniki organicznej
Postępy w dziedzinie mikroelektroniki umożliwiły stworzenie miniaturowych produktów o dużej wydajności i niżej cenie, dostępnych dla szerokiego grona użytkowników. W obliczu zaciekłej konkurencji ze strony innych krajów Europa coraz mocniej inwestuje w elektronikę organiczną jako potencjalny sposób na uzyskiwanie innowacyjnych produktów przy niskich kosztach. Chcąc wykorzystać potencjał półprzewodników organicznych, naukowcy zainicjowali projekt BLEND (Stability of blended organic semiconductors under various environments). W porównaniu ze swoimi nieorganicznymi odpowiednikami półprzewodniki organiczne są lżejsze, bardziej solidne i łatwiejsze w produkcji. Jednocześnie problemy związane ze stabilnością poważnie utrudniają uzyskanie niezawodnych półprzewodników organicznych. Aby poprawić stabilność półprzewodników organicznych, uczestnicy projektu BLEND postanowili połączyć je z powszechnie dostępnymi polimerami o dobrych właściwościach izolacyjnych. Dzięki przygotowaniu organicznych systemów wielokomponentowych z co najmniej jednym komponentem izolacyjnym, zespół uzyskał pełniejsze informacje na temat zachowania tych materiałów w różnych warunkach. Prace dotyczyły głównie zastosowania obróbki cieplnej do kilku kombinacji materiałów i miały na celu zbadanie ich morfologii w różnych temperaturach. Koncentrowano się na systemach polietylenu (PE) oraz związków P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) i PCBM (phenyl butyric acid methyl ester), które są powszechnie stosowane w organicznych ogniwach fotowoltaicznych. Ustalono, że temperatura odlewania ma istotny wpływ na morfologię folii. PE mogą też powodować długoterminowe problemy z niezawodnością ze względu na tworzenie się klastrów PCBM. Aby określić długofalowe skutki poziomów stresu w krótszym okresie czasu, naukowcy przeprowadzili testy przyspieszonego starzenia, wystawiając materiały na działanie różnych temperatur i poziomów wilgotności. Po zastosowaniu spektroskopii w ultrafiolecie i świetle widzialnym zaobserwowano, że absorpcja światła przez folię zmniejsza się wraz z upływem czasu, a następnie obliczono tempo rozkładu materiałów. Ustalono jednoznacznie, że szybkość degradacji zwiększa się wyraźnie wraz ze wzrostem temperatury. Ponadto, polimery izolacyjne okazały się wpływać na długoterminowe zachowanie się folii, co trzeba uwzględnić, jeżeli mają one być stosowane w organicznych urządzeniach elektronicznych. Potrzebne są dalsze badania, aby dokładniej poznać stabilność materiałów w warunkach przyspieszonego starzenia. Połączenie półprzewodników organicznych, badane w projekcie BLEND, może pozwolić na obniżenie kosztów elektroniki organicznej dzięki zastosowaniu tanich polimerów.
Słowa kluczowe
Elektronika organiczna, półprzewodniki organiczne, stabilność, ogniwa słoneczne, przyspieszone starzenie
