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科技日報記者 張佳欣

瑞典林雪平大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新方法，在空氣作為摻雜劑的幫助下，可讓有機半導(dǎo)體變得更具導(dǎo)電性。發(fā)表在最新一期《自然》雜志上的這項研究，是邁向未來生產(chǎn)廉價和可持續(xù)有機半導(dǎo)體的重要一步。

林雪平大學(xué)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(dǎo)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(huán)境友好，這是未來可持續(xù)電子產(chǎn)品的先決條件。

有機半導(dǎo)體可用于數(shù)字顯示器、太陽能電池、LED、傳感器、植入物和能量存儲等領(lǐng)域。為了提高導(dǎo)電性和改善半導(dǎo)體性能，人們通常會引入摻雜劑。這些摻雜劑可促進半導(dǎo)體材料內(nèi)電荷移動，并且可以定制以誘導(dǎo)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(yīng)性很強（不穩(wěn)定）、造價昂貴、制造困難等缺點。

現(xiàn)在，研究人員開發(fā)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(dǎo)體材料的轉(zhuǎn)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(dǎo)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(xù)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(dǎo)電塑料，其中唯一消耗的物質(zhì)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?qū)㈦娮犹峁┙o材料。這在化學(xué)中很常見，但此前從未在有機電子中使用過。

總編輯圈點

基于導(dǎo)電塑料而不是硅的半導(dǎo)體有許多潛在應(yīng)用，而摻雜劑是提升其性能的關(guān)鍵。本研究的亮點就在于摻雜劑。能在同一反應(yīng)中同時使用p摻雜和n摻雜這點非常獨特，簡化了電子器件的生產(chǎn)設(shè)備，特別是那些同時需要p摻雜和n摻雜半導(dǎo)體的設(shè)備，如熱電發(fā)電機。所有部件可以一次制造并同時摻雜，而不是一個一個地摻雜，這使工藝更具可擴展性。