В органических пленках обнаружили не встречающуюся в объемном материале фазу

Ученые из Университета Зигена, МГУ, МФТИ и Института синтетических полимерных материалов РАН обнаружили, что при переходе от кристаллической формы к жидкокристаллической пленки органического полупроводника дигексилкватротиофена начинают хуже проводить электрический ток. Кроме того, исследователи обнаружили не встречающийся в объемном материале слой вещества толщиной в одну молекулу, который может помогать течению тока внутри пленки. Результаты опубликованы в журнале Nanoscale Research Letters.

Олиготиофены — это класс органических полупроводников. Их молекулы похожи на стержни и способны ориентироваться вблизи поверхности друг за другом. При этом их ребра в соседних стопках расположены как паркетные плашки при укладке «елочкой». Эта укладка позволяет заряду перемещаться от одной молекулы к другой. Чем больше в молекуле тиофенов (циклов из атомов углерода и серы), тем лучше материал будет проводить электрический ток. Есть только один минус: при увеличении количества тиофенов понижается растворимость соединения. Оптимальным количеством признано четыре штуки в молекуле, при этом растворимость искусственно улучшают, модифицируя молекулу. Дигексилкватротиофен, который использовался в исследовании, имеет как раз четыре таких фрагмента.

Исследователи испаряли растворенный дигексилкватротиофен в вакуумном реакторе и осаждали на кремниевую подложку. Кристаллическую структуру получившихся пленок изучали методом дифракции рентгеновского луча при скользящем падении. Пр таком способе рентгеновский световой пучок падает на пленку под очень малым углом, из-за чего увеличивается его путь в материале.

Выяснилось, что изначально дигексилкватротиофен высококристалличен: молекулы расположены «елочкой» и стоят перпендикулярно подложке. Но если нагреть образец до 85 °C, происходит фазовый переход, при котором образуется жидкокристаллическая фаза. Процесс сопровождается снижением проводимости пленки. После нагрева до 130 °C образец охлаждали до комнатной температуры, при этом кристалличность и проводимость частично восстанавливались.

При нагреве ученые увидели появление новой фазы — на рентгенограмме наблюдались слабые дифракционные максимумы, не соответствующие жидким кристаллам. Ранее схожие максимумы давали монослои подобных дигексилкватротиофену органических соединений. Данная фаза наблюдалась и при температуре образца в 70 °C.

По своей структуре обнаруженный монослой способствует переносу зарядов в плоскости, что важно при применении пленок для гибкой электроники.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.