有機材料例如聚合物可以作為半導體。這項發(fā)現(xiàn)贏得了2000年諾貝爾化學獎。從那時起，有機電子領(lǐng)域的研究真正爆發(fā)，尤其是在林雪平大學。林雪平大學是這一領(lǐng)域中世界領(lǐng)先研究成果的聚集地。

然而，有機半導體的導電效率，卻比不上硅或者其他無機材料制成的半導體。科學家們發(fā)現(xiàn)，其中一個原因就是，在有機材料中形成的陷阱會困住載流子。全世界有幾個研究小組一直致力于理解這些陷阱的位置，以及如何消除它們。

創(chuàng)新

當以正確的方式制造時，低質(zhì)量的有機半導體可以變成高質(zhì)量的半導體。瑞典林雪平大學科研人員在一篇發(fā)表在《自然材料（NatureMaterials）》期刊上的論文中表示，有機電子器件中的電荷運動速度會因為少量的水而顯著降低。

技術(shù)

林雪平大學復雜材料與器件部門的應(yīng)用物理系教授MartijnKemerink表示：“所有的有機半導體中都存在陷阱，但是它們大概在n型材料中的問題更大，因為這些材料總體上比p型材料的半導體性能更差?！?br/>
半導體中有兩種載流子，即價帶中的空穴（帶正電）和導帶中的電子（帶負電），以電子導電為主的半導體稱之為n型半導體，以空穴導電為主的半導體稱為p型半導體。

MartijnKemerink及其在林雪平大學的同事們得出結(jié)論：水才是“罪魁禍首”。具體來說，水被認為出現(xiàn)在有機材料的納米孔洞中，它是從環(huán)境中被吸收來的。

MartijnKemerink表示：“在p型材料中，水中的偶極子以它們的負端對著空穴的方式進行對齊，空穴帶正電，并且整個系統(tǒng)的能量被降低。也許可以這么說，偶極子嵌入載流子，使得它們無法到處移動?！?br/>
對于n型材料來說，水中偶極子的朝向相反，但是效果卻一樣，電荷被困住。

實驗是在材料被加熱的情況下開展，加熱的目的是使其變干，并使水分消失。材料在一段時間內(nèi)工作得很好，但是后來又會重新從周圍空氣中吸收水分，由干燥帶來的好處又逐漸消失。

“水越多，陷阱就越多。我們也展示了，制造出的薄膜越干，其導電性就越好。MathieuLinares的理論研究證實了我們的想法，結(jié)果令人非常滿意。我們在《自然材料（NatureMaterials）》期刊上的論文指出了如何排出水分，以及如何保持水分不再進來，從而制造出具有穩(wěn)定導電性能的有機材料?！?br/>
在材料變干之后，為了防止水分重新進入到材料中，科學家們開發(fā)了一種去除空隙的方法，否則水分子會利用這些空隙進行滲透。這種方法是基于在合適的有機溶劑中加熱材料。

價值

MartijnKemerink表示：“只要在干燥空氣中制造這些半導體材料，那些之前被認為是極差的半導體材料，現(xiàn)在卻變成良好的半導體。我們展示了干燥制備的材料傾向于保持干燥，而在濕潤環(huán)境中制備的材料可進行脫水處理。然而，后者對于水特別敏感。我們測試所用的材料證明了這一點，但是沒有跡象表明其他的有機半導體材料會表現(xiàn)得不同?！?br/>