摻雜空氣可讓有機半導體更導電

科技日報2024年5月19日報道，瑞典林雪平大學的研究人員開發了一種新方法，在空氣作為摻雜劑的幫助下，可讓有機半導體變得更具導電性。發表在最新一期《自然》雜志上的這項研究，是邁向未來生產廉價和可持續有機半導體的重要一步。

林雪平大學副教授西蒙娜·法比亞諾表示，這種方法可以顯著影響有機半導體的摻雜方式。新方法中所有組件都是實惠的、容易獲得的，而且對環境友好，這是未來可持續電子產品的先決條件。

有機半導體可用于數字顯示器、太陽能電池、LED、傳感器、植入物和能量存儲等領域。為了提高導電性和改善半導體性能，人們通常會引入摻雜劑。這些摻雜劑可促進半導體材料內電荷移動，并且可以定制以誘導正電荷（p摻雜）或負電荷（n摻雜）。目前使用的最常見的摻雜劑普遍存在反應性很強（不穩定）、造價昂貴、制造困難等缺點。

現在，研究人員開發出這種可以在室溫下進行摻雜的方法，其中低效摻雜劑（例如氧）是主要摻雜劑，光可以激活摻雜過程，然后促進電子從低效的摻雜劑向有機半導體材料的轉移。

新方法的靈感來源于大自然，因為它與光合作用有許多相似之處。具體而言，首先是將導電塑料浸入特殊的鹽溶液（一種光催化劑）中，然后用光短時間照射它。照明的持續時間決定了材料的摻雜程度。之后，溶液被回收以供將來使用，留下一種p摻雜的導電塑料，其中唯一消耗的物質就是空氣中的氧氣。

研究人員表示，光催化劑起到了“電子穿梭機”的作用，可以在犧牲劑存在的情況下，獲取電子或將電子提供給材料。這在化學中很常見，但此前從未在有機電子中使用過。

（來源：科技日報）