L'instabilité lumineuse est un facteur majeur empêchant la mise en œuvre des semi-conducteurs organiques. Des chercheurs de l'Université métropolitaine d'Osaka ont démontré que le croisement intersystème ultrarapide de la fraction pentacène dans les liaisons radicalaires du pentacène rendait le semi-conducteur organique beaucoup plus photostable. Il s'agit du croisement intersystème amélioré le plus rapide (~10^-13 secondes) démontré dans un matériau purement organique sans atomes lourds. Crédit :Université métropolitaine d'Osaka
En raison de la mobilité élevée des trous, le pentacène et ses dérivés ont été le semi-conducteur organique représentatif et ont fait l'objet de nombreuses recherches, à la fois fondamentales et appliquées. En particulier, on s'attend à ce qu'elles soient appliquées à des dispositifs semi-conducteurs, tels que des transistors à effet de champ. De plus, les semi-conducteurs organiques ont l'avantage d'être peu coûteux à produire par impression à jet d'encre, et ils ont de faibles impacts environnementaux car ils n'utilisent pas de métaux. Cependant, le squelette des semi-conducteurs organiques, tels que le pentacène, réagit facilement avec les molécules d'oxygène sous la lumière visible, entraînant la perte de propriétés utiles.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Yoshio Teki de la Graduate School of Engineering de l'Université métropolitaine d'Osaka a atteint une photostabilité plus de 100 fois supérieure à celle du TIPS-pentacène, un célèbre dérivé du pentacène disponible dans le commerce, en augmentant la planéité de la molécule et renforcer la conjugaison des électrons π entre un substituant radicalaire et le fragment pentacène.
Dans le même temps, pour élucider le mécanisme de la remarquable photostabilité, des mesures d'absorption transitoire ultrarapide à l'aide d'un laser pulsé femtoseconde ont été effectuées pour clarifier la dynamique particulière de l'état excité de ce système. En se concentrant sur la fraction pentacène du système, ils ont découvert que le croisement intersystème se produit à un rythme ultrarapide (10 -13 secondes), ce qui n'avait jamais été atteint auparavant dans des matériaux purement organiques ne contenant pas d'atomes lourds. De plus, on a observé que la désactivation ultrarapide ultérieure à l'état fondamental se produisait dans un délai d'environ 10 -10 secondes.
"Une excellente photostabilité a été obtenue en ajoutant un substituant radicalaire qui améliore la planéité des molécules et renforce la conjugaison des électrons π", a déclaré le professeur Teki. "À l'avenir, nous aimerions vérifier les performances des transistors à effet de champ et les appliquer en tant que semi-conducteurs organiques."
L'étude apparaît dans Physical Chemistry Chemical Physics . Une modification moléculaire améliore les performances des semi-conducteurs organiques pour les appareils électroniques flexibles
