About / Advertise
Det går att bygga både miljövänliga och billiga halvledare genom att dopa med luft. Det konstaterar Linköpingforskare i en studie publicerad i den framstående tidskriften Nature.
Forskarna har utvecklat en dopningsmetod som enligt dem är ett stort steg mot billiga och hållbara organiska halvledare.
 |
| Simone Fabiano |
– Vi tror att den här metoden verkligen kan förändra sättet vi dopar organiska halvledare, säger Simone Fabiano, biträdande professor vid Linköpings universitet.
– Alla beståndsdelar är billiga, lättillgängliga och potentiellt miljövänliga.
Halvledare dopas för att ändra deras ledningsförmåg. De vanligaste störämnena är ofta reaktiva, dyra, krångliga att tillverka – eller allt ovanstående.
Linköpingsforskarna kan dopa i rumstemperatur och med ineffektiva störämnen som syre. Och ljus aktiverar dopningsprocessen.
– Vi inspirerades av naturen och det finns många likheter med till exempel fotosyntesen. I vår metod aktiverar ljuset en fotokatalysator som sätter i gång en elektrontransport från ett typiskt ineffektivt störämne in i det organiska halvledarmaterialet.
Den nya metoden går ut på att den ledande plasten doppas i en särskild saltlösning – en fotokatalysator – för att sedan belysas med ljus under en kort tid. Hur länge plasten blir belyst avgör till vilken grad materialet dopas.
Sedan sköljs lösningen av och samlas in för framtida bruk. Kvar är en p-dopad ledande plast där det enda ämnet som förbrukas är syret i luften.
Detta är möjligt tack vare att fotokatalysatorn fungerar som en ”elektronskyttel” som tar och avger elektroner hos materialet i närheten av svaga oxidations- eller reduktionsämnen.
Detta är vanligt förekommande inom kemin men har inte använts inom organisk elektronik tidigare.
– Det går också att kombinera p-dopning och n-dopning i samma reaktion vilket är unikt. Det förenklar tillverkningen av elektronik, speciellt där både p- och n-dopade halvledare är nödvändiga, som termoelektriska generatorer.
Det innebär att det går att tillverka alla komponenter på en gång och dopa dem samtidigt vilket gör att processen går att skala upp.
Dessutom har den dopade organiska halvledaren bättre ledningsförmåga än traditionella halvledare.
Simone Fabiano och hans forskargrupp vid Laboratoriet för organisk elektronik visade tidigare under 2024 hur den ledande plasten kan framställas på ett miljövänligt sätt och det här är nästa steg.
– Vi är i inledningen av att försöka förstå mekanismen bakom fullt ut och vilka andra potentiella användningsområden som finns. Men det är ett väldigt lovande angreppssätt och visar att fotokatalytisk dopning är en ny grundbult inom organisk elektronik.
Wenlong Jin, Chi-Yuan Yang och Simone Fabiano har ansökt om patent baserat på arbetet i studien och de två senare är grundare av n-Ink AB, ett avknoppningsföretag från LiU.
Halvledare baserade på ledande plaster i stället för kisel kan bland annat användas i skärmar, solceller, lysdioder, sensorer, implantat och energilager.
Artikeln heter Photocatalytic doping of organic semiconductors och har inte mindre än 22 medförfattare.
Fotograf: Thor Balkhed
