(Phys.org) - Les chercheurs ont peut-être trouvé un "sweet spot" pour l'électronique organique en fabriquant un nouveau matériau de nanoréseau semi-conducteur à mélange de polymères 2D qui atteint simultanément une excellente mobilité de charge, grande flexibilité, et près de 100 % de transparence optique, une combinaison de propriétés jusqu'à présent insaisissables pour les matériaux semi-conducteurs. Selon les chercheurs, le nanoréseau est le premier vraiment incolore, matériau semi-conducteur pliable, comme le montre la fabrication de transistors à effet de champ avec LED intégrées.

Les chercheurs, dirigé par Kwanghee Lee, professeur à l'Institut des sciences et technologies de Gwangju en Corée du Sud, ont publié un article sur le nouveau matériel dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

"Jusque là, il n'y a pas eu de matériau semi-conducteur qui atteint simultanément une excellente transparence optique, grande mobilité des porteurs de charge, et une réelle flexibilité, " a déclaré le co-auteur Kilho Yu de l'Institut des sciences et technologies de Gwangju Phys.org . "Oxydes métalliques, tels que ZnO et IGZO, avoir une excellente transparence et une grande mobilité, mais ils sont cassants et montrent une faible mobilité s'ils ne sont pas traités à haute température (> 200 °C) procédés, qui ne sont pas souhaitables pour la fabrication sur des substrats flexibles. Les polymères semi-conducteurs généraux sont flexibles, mais montrent une faible mobilité sans processus complexes et ne sont pas très transparents en raison de leur coefficient d'absorption optique élevé."

Le nouveau mélange de polymères se compose d'environ 15 % de polymère semi-conducteur appelé DPP2T intégré dans une matrice de polystyrène inerte. Les deux types de polymères ne se mélangent pas uniformément, mais à la place, le DPP2T forme un nanoréseau de type Web à travers la matrice inerte, créer très ordonné, voies de charge connectées en continu pour un transport de charge rapide.

Jusque là, la transparence a été particulièrement difficile à atteindre dans les polymères semi-conducteurs en raison de leur absorption lumineuse intrinsèquement élevée dans le domaine visible. Le DPP2T appartient à une nouvelle classe de polymères semi-conducteurs dans lesquels le pic d'absorption de la lumière est décalé vers le rouge vers le proche infrarouge, il absorbe donc beaucoup moins de lumière dans le domaine visible et a une plus grande transparence optique.

Cependant, DPP2T en lui-même a toujours une teinte verdâtre. Ce n'est qu'en mélangeant le DPP2T avec la matrice de polystyrène que les chercheurs ont pu fabriquer un matériau presque parfaitement transparent dans toute la plage visible.

En dernière analyse, les chercheurs ont montré que les matériaux individuels dans le mélange de polymères ne peuvent pas atteindre les trois propriétés souhaitées à eux seuls, mais seulement lorsqu'ils sont mélangés.

Démontrer, les chercheurs ont fabriqué des prototypes d'incolore, transistors à effet de champ pliables intégrés au-dessus des incolores, diodes électroluminescentes pliables. Les appareils pourraient supporter 1, 000 cycles de pliage sans dégradation sévère des performances.

« Le semi-conducteur de nanoréseau peut être fabriqué très facilement et peut être traité en solution, et il ne nécessite aucun traitement thermique ni aucun autre processus complexe, " Yu a dit. " Il atteint simultanément d'excellentes caractéristiques pour l'avenir transparent, applications électroniques déformables. L'applicabilité du semi-conducteur de nanoréseau a été prouvée par la commande de fabrication de prototypes de dispositifs intégrés FET/OLED. Dans le journal, nous avons également montré un nouveau paradigme pour réaliser un transport de charge facile dans les polymères semi-conducteurs, qui souligne l'importance des voies de charge propres le long du squelette polymère, plutôt que le degré de cristallinité du polymère."

Les chercheurs s'attendent à ce que les résultats ouvrent la voie au développement d'une grande variété d'applications, tels que les appareils électroniques pliables « transparents » de nouvelle génération et les dispositifs médicaux pouvant être attachés à la peau.

« Nous étudions actuellement le mécanisme de transport de charge intrigant du semi-conducteur du nanoréseau à l'aide de divers outils expérimentaux et de modélisation, " dit Yu. " De plus, nous appliquons ce semi-conducteur de nanoréseau à diverses applications électroniques, afin d'en faire une plateforme technologique pour l'électronique déformable et transparente."

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