―分子半導体における理論予測を実証し、次世代電子デバイス開発の新たな指針を提示―|東京理科大学">

Tin tức & Sự kiện Tin tức & Sự kiện

20250904 Thu Up

Thể hiện sự bất đẳng hướng vận chuyển khác nhau của các lỗ và electron trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu bán dẫn duy nhất

Đại học Tokyo
Đại học Quốc gia Yokohama
Đại học Khoa học Tokyo
Khoa học và công nghệ công nghiệp cổ đại
Cơ quan Khoa học và Công nghệ Nhật Bản (JST)

Điểm của thông báo

◆ Trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu bán dẫn phân tử duy nhất được phát triển độc lập, chúng tôi đã chứng minh dị hướng vận chuyển đặc hiệu của sóng mang (bản chất của các lỗ và electron dễ bị chảy theo các hướng khác nhau), không thể đạt được trong quá khứ

◆ Chúng tôi đã làm rõ rằng sự khác biệt về tính chất này là do sự khác biệt trong cách các quỹ đạo phân tử chịu trách nhiệm cho việc vận chuyển điện tích tương tác

Thể hiện sự bất đẳng hướng vận chuyển khác nhau của các lỗ và electron trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu bán dẫn duy nhất-trình bày dự đoán lý thuyết trong các chất bán dẫn phân tử và trình bày các hướng dẫn mới cho sự phát triển thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo-

Tóm tắt

tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái nhóm nghiên cứu của ITO Masatoshi (tại thời điểm nghiên cứu), Trường Đại học Khoa học Sáng tạo Khu vực mới, Đại học Tokyo, Trợ lý Giáo sư Fujino Tomoko (tại thời điểm nghiên cứu) Higashino Toshiki tại Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia, và Phó Giáo sư Hishida Masafumi tại Đại học Khoa học, đã phát hiện ra rằng trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chất bán dẫn phân tử Ambipolar duy nhất đã được phát triển độc lập, các lỗ hổng tích điện (lưu ý 1) Đây là minh chứng đầu tiên của bóng bán dẫn hiệu ứng trường hữu cơ (OFET) bằng cách sử dụng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu bán dẫn phân tử duy nhất (chú thích 4)

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái thiết bị OFET bằng cách sử dụng hợp chất Niken dithiolene ổn định không khí "NI (4OPR); Thông cáo báo chí 1" được phát triển độc lập và phân tích tính chất của nó Do đó, chúng tôi đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng cả hai đều tuân theo "quy tắc giao thông" hoàn toàn khác nhau, như thể Hole đang "tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chiều" và điện tử đi "toàn bộ đường" Sau đó, chúng tôi tiết lộ rằng nguồn gốc của dị hướng này nằm ở sự khác biệt về tương tác quỹ đạo giữa các phân tử Phát hiện này sẽ làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về vận chuyển điện tích trong chất bán dẫn phân tử Ambipolar (chú thích 5) có thể chảy cả lỗ và electron

Kết quả này cho thấy rõ rằng sự khác biệt trong các tương tác ở mức độ quỹ đạo phân tử biểu hiện trực tiếp trong các thuộc tính vĩ mô của các thiết bị Chúng tôi trình bày các hướng dẫn thiết kế vật liệu mới để phát triển các thiết bị điện tử hiệu suất cao cho phép điều khiển hướng đường dẫn cho mỗi chất mang, điều này không thể với các vật liệu đơn thông thường

Chi tiết thông báo

Để tối đa hóa hiệu suất của chất bán dẫn phân tử cho EL hữu cơ (lưu ý 6) và các cảm biến linh hoạt, điều cần thiết là kiểm soát chính xác hướng mà chất mang (chất mang điện tích) có khả năng chảy (vận chuyển dị hướng) Cụ thể, các chất bán dẫn Ambipolar, phân chia cả lỗ và electron cho điện áp, là vô cùng quan trọng trong việc hiện thực hóa các mạch logic hiệu suất cao Tuy nhiên, vì các tính chất thay đổi theo những cách phức tạp tùy thuộc vào sự sắp xếp của các phân tử và loại quỹ đạo phân tử chịu trách nhiệm vận chuyển điện tích, khả năng cả hai chất mang có thể có bất đẳng hướng khác nhau trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu duy nhất được đề xuất về mặt lý thuyết, nhưng chưa được chứng minh bằng thực nghiệm

Nhóm nghiên cứu này tập trung vào hợp chất Niken dithiolene "NI (4OPR)" (báo cáo trong Thông cáo báo chí 1), được dự đoán là có các tương tác khác nhau giữa HOMO có các tương tác khác nhau trong cấu trúc nhiều lớp của các phân tử Sau khi phân tích chi tiết về các thuộc tính vận chuyển điện tích của các OFET được chế tạo bằng các màng mỏng tinh thể của vật liệu này, chúng tôi đã phát hiện ra các sự kiện đột phá sau đây

1 Trình diễn dị hướng vận chuyển đặc trưng của tàu sân bay:Trong thiết bị OFET được chế tạo, người ta thấy rằng vận chuyển lỗ rất cao, trong khi vận chuyển điện tử cho thấy tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái đường dẫn có thể được xem xét đẳng hướng (lưu ý 9) (Hình 1) Điều này có nghĩa là họ đi theo tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái tuyến giao thông hoàn toàn khác, chẳng hạn như "con đường tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chiều" di chuyển qua cùng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu nhưng chỉ di chuyển theo tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hướng cụ thể và tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái "nền tảng" di chuyển theo bất kỳ hướng nào

2 Xác nhận rằng các tương tác liên phân tử đặc hiệu quỹ đạo có nguồn gốc:Chúng tôi đã tiết lộ rằng nguồn gốc của dị hướng này nằm ở sự khác biệt trong tương tác quỹ đạo giữa các phân tử NI (4OPR) đã có tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái sự sắp xếp phân tử đặc biệt gọi là "Chất xếp xương cá", thường được cho là thể hiện các đặc tính vận chuyển hai chiều thống nhất Tuy nhiên, nghiên cứu này đã phát hiện ra rằng sự tương tác giữa các homos liên quan đến vận chuyển lỗ và lumos liên quan đến vận chuyển điện tử hoạt động theo tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái cách hoàn toàn khác và sự khác biệt biểu hiện như các đặc điểm của thiết bị vĩ mô

3 Hỗ trợ cấu trúc từ các thí nghiệm:Định hướng của hướng phân tử trong màng mỏng được xác định chính xác bởi Giwaxs (các phép đo x-quang góc độ rộng độ mốc trên) (Lưu ý 11) Nội tính này của các tính chất OFET của các màng mỏng dựa trên hướng đo được hoàn toàn phù hợp với các dự đoán lý thuyết về dị hướng có nguồn gốc từ cấu trúc tinh thể đơn và hỗ trợ mạnh mẽ cho các kết luận của nghiên cứu này

Thể hiện bất đẳng hướng vận chuyển khác nhau của các lỗ và electron trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái vật liệu bán dẫn duy nhất-dự đoán lý thuyết trong các chất bán dẫn phân tử và trình bày các hướng dẫn mới cho sự phát triển thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo-
Hình 1: Dự đoán lý thuyết và dữ liệu thử nghiệm về phương trình vận chuyển vận chuyển dị hướng trong màng mỏng

Tương tác liên phân tử của các quỹ đạo trong vận chuyển lỗ rất mạnh theo tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hướng cụ thể (trong cột) và tạo thành tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái đường vận chuyển tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chiều Mặt khác, các tương tác liên phân tử của các quỹ đạo trong vận chuyển điện tử rất mạnh giữa các cột trải rộng trên nhiều hướng, dẫn đến các đường vận chuyển hai chiều

Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên chứng minh rằng các OFET sử dụng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chất bán dẫn phân tử Ambipole duy nhất thể hiện sự bất đẳng hướng vận chuyển độc lập của các lỗ và electron, và cực kỳ quan trọng ở chỗ chúng cũng làm rõ nguồn gốc vật lý của chúng Chúng tôi đã được chứng minh từ cả hai quan điểm thử nghiệm và lý thuyết rằng sự khác biệt trong tương tác ở mức độ quỹ đạo phân tử biểu hiện như các đặc điểm của thiết bị vĩ mô và đã thiết lập tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hướng dẫn thiết kế vật liệu mới để thiết kế "kiểm soát giao thông" ở cấp độ phân tử theo loại sóng mang Trong tương lai, dự kiến ​​các chất bán dẫn phân tử với các chức năng chưa từng có như chỉ vận chuyển các nhà mạng cụ thể theo tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hướng cụ thể với hiệu quả cao Điều này được dự kiến ​​sẽ tăng tốc đáng kể sự phát triển của các thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo đa chức năng, như các thiết bị năng lượng mặt trời hữu cơ hiệu quả cao (lưu ý 12) và thậm chí các mạch logic của các khái niệm mới

Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi ba nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo (tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái trong số đó hiện là Đại học Quốc gia Yokohama) Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến quốc gia đã có những đóng góp quan trọng trong việc chuẩn bị các mẫu tinh thể và đánh giá các tính chất điện, trong khi các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học Tokyo đã có những đóng góp quan trọng cho các thí nghiệm nhiễu xạ và phân tích định hướng tinh thể

Thông tin về người nói/nhà nghiên cứu

Viện tài sản vật lý của Đại học Tokyo

Hệ thống ngưng tụ Thuộc tính vật lý Bộ phận nghiên cứu

Giáo sư trợ lý Fujino Tomoko (tại thời điểm nghiên cứu)
0_116797

Giáo sư Mori Hatsuka

Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Sáng tạo Khu vực mới, Trường Đại học Vật liệu

Ito Masashi, Khóa học tiến sĩ (tại thời điểm nghiên cứu)

Nhóm nghiên cứu Optronics Vật liệu phân tử, Bộ phận nghiên cứu công nghệ cơ bản điện tử, Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia

Higashino Toshiki, nhà nghiên cứu trưởng

Đại học Khoa học Tokyo, Khoa Hóa học, Khoa Khoa học, Phần 1

Hishida Masafumi Phó giáo sư

Thông tin bài viết

Tên tạp chí

Angewandte Chemie International Edition

Tiêu đề

117561_117662

tác giả

Ito Masatoshi, Fujino Tomoko*, Higashino Toshiki, Hishida Masashi, Mori Hatsuka

doi

101002/anie202512609

Tài trợ nghiên cứu

118132_118450

Thuật ngữ

(Lưu ý 1) Lỗ
tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chất mang có điện tích dương (chất mang điện tích) được vận chuyển trong tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái chất bán dẫn loại P Trong chất bán dẫn và chất cách điện, "ghế điện tử bị vướng" còn lại sau khi các electron được loại bỏ được coi là các hạt có điện tích dương Nó được viết là H+

(Lưu ý 2) Điện tử
tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hãng có điện tích âm được vận chuyển trong bộ bán dẫn loại N Các hạt cơ bản đi vòng quanh tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái nguyên tử tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái loại chất mang điện tích chảy dòng điện (điện) bằng cách di chuyển qua chất bán dẫn hoặc kim loạie-

(Lưu ý 3) Anisotropy
đề cập đến thực tế là các tính chất vật lý của vật liệu khác nhau tùy thuộc vào hướng Trong vận chuyển phụ trách, điều này có nghĩa là tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái trạng thái trong đó có tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hướng trong đó điện tích dễ bị chảy và tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái hướng trong đó điện tích dễ bị chảy

(Lưu ý 4) OFET: Transitor hiệu ứng trường hữu cơ :)
Transitor hiệu ứng trường sử dụng vật liệu bán dẫn hữu cơ làm lớp hoạt động để điều khiển dòng điện

(Lưu ý 5) Chất bán dẫn phân tử
Vật liệu bán dẫn chủ yếu bao gồm các phân tử hữu cơ Nó được đặc trưng bởi trọng lượng nhẹ và tính linh hoạt của nó, và được áp dụng cho các thiết bị electrox hữu cơ

(Lưu ý 6) el hữu cơ
tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái thiết bị được sử dụng trong màn hình và ánh sáng sử dụng hiện tượng vật liệu hữu cơ nhận được điện và phát ra ánh sáng

(Lưu ý 7) Homo: quỹ đạo phân tử bị chiếm đóng cao nhất
của các electron mà tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái phân tử sở hữu, quỹ đạo có năng lượng cao nhất chiếm quỹ đạo phân tử

(Lưu ý 8) quỹ đạo phân tử không có người ở thấp nhất (LUMO)
tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái trong những quỹ đạo phân tử không chứa electron, quỹ đạo năng lượng thấp nhất

(Lưu ý 9) đẳng hướng
đề cập đến thực tế là các tính chất vật lý của vật chất là như nhau bất kể hướng Phụ trách vận chuyển, điều đó có nghĩa là điện tích chảy theo cùng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái cách theo bất kỳ hướng nào

(Lưu ý 10) X-quang độ sáng cao
X-quang rất mạnh so với các nguồn tia X bình thường Nó được sản xuất tại các cơ sở bức xạ synchrotron lớn và được sử dụng để phân tích cấu trúc và động lực của các chất nhỏ tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái cách cực kỳ chi tiết


tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái trong những phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu bằng tia X Bằng cách chiếu xạ bề mặt của mẫu ở tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái góc rất nông (sự cố kính), vật liệu màng mỏng, sự liên kết của các phân tử trên bề mặt, cấu trúc tinh thể, vv có thể được kiểm tra không phá hủy và rất nhạy cảm Đây là tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái phương pháp hiệu quả để đánh giá định hướng của các phân tử trong màng mỏng bán dẫn phân tử

(Lưu ý 12) pin mặt trời hữu cơ
tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pin mặt trời sử dụng vật liệu bán dẫn hữu cơ làm lớp hấp thụ ánh sáng và phân tách điện tích và các lớp vận chuyển Nó có các đặc tính độc đáo như tính linh hoạt, trọng lượng nhẹ và sản xuất chi phí thấp, và đang thu hút sự chú ý như tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái công nghệ năng lượng tái tạo thế hệ tiếp theo