Forscher des Advanced Industrial Science and Technology (AIST) Institute in Japan sagen, dass die Verwendung einer Kaffeeverbindung den Stromfluss in Halbleiterkomponenten um das bis zu 100-fache erhöhen kann. Insbesondere eine dünne Schicht Kaffeesäure auf der Oberfläche einer Elektrode ermöglichte laut ihrer Arbeit einen erheblich verbesserten Stromfluss durch ein organisches Halbleiterbauelement.
Die Wissenschaft hinter dieser bemerkenswerten Verbesserung des Stromflusses wird durch die erklärt AIST-Blog. Ein Bericht über die in der Tsukuba-Anlage durchgeführte Forschung besagt, dass die Einwirkung der Kaffeesäure auf die Elektrode dazu führt, dass sich Moleküle auf der Oberfläche des Bauteils spontan anordnen, wodurch der Widerstand gegen den Stromfluss verringert wird. Daher die 100-fache Erhöhung des Stromflusses.
Diese Entdeckung wird bei der Entwicklung zukünftiger organischer Halbleiterbauelemente wie organischen Leuchtdioden (OLEDs) und organischen Solarzellen (OPVs) nützlich sein, sagen die Wissenschaftler. Es wird behauptet, dass die Entdeckung besonders wertvoll für die Förderung der Nachhaltigkeit sein wird. Durch das Aufbringen einer dünnen Kaffeesäureschicht, die aus Pflanzen gewonnen wird, kann der Einsatz umweltschädlicher oder nicht nachhaltiger chemischer Ressourcen verringert oder vermieden werden.
Derzeit verwenden Hersteller von organischen Halbleitern Materialien mit problematischen Eigenschaften für die Umwelt in der Rolle der Elektrodenmodifikationsschicht. Eine Wahl für diese Schicht, ein Polymer namens Pedot:PSS, wirft Bedenken hinsichtlich der Umweltverschmutzung auf. Eine Alternative, ein Molybdäntrioxid-Material, verwendet ein Oxid eines seltenen metallischen Elements.
AIST-Forscher führten Tests mit Kaffeesäure und einer Vielzahl von Elektrodenmaterialien durch, darunter Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Indium-Zinn-Oxid (ITO) und Silizium mit einer nativen Oxidschicht. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass die Austrittsarbeit der Elektrode nach der Kaffeesäurebehandlung um bis zu 0,5 eV angestiegen ist. Beachten Sie, dass die Forscher sagen, dass sich der dünne Film aus Kaffeesäure nicht in den organischen Lösungsmitteln auflöst, die bei der Herstellung von organischen Halbleiter-Dünnfilmen verwendet werden, also ist er für diesen Zweck hervorragend geeignet.
So weit so gut, aber wie weiter? Die Forscher am AIST hoffen, diese Elektrodenmodifikations- / Beschichtungstechnologie in organischen Halbleiterbauelementen wie den oben genannten OLEDs und OPVs anzuwenden, mit dem letztendlichen Ziel, dass Halbleiterkomponenten und IoT-Geräte vollständig auf nachhaltige Weise hergestellt und leicht zu recyceln sind.