Nuovi transistori con switching veloce

La comparsa dell'elettronica organica ha aperto una nuova era nel campo dei materiali elettronici e i semiconduttori organici sono già stati usati in dispositivi a schermo piatto. Le molecole organiche possono essere unite ad altre molecole per creare materiali ibridi che mantengono le proprietà di entrambe. Questo concetto consente la costruzione di dispositivi elettronici organici che integrano più di una funzione, aumentando così fortemente il valore del materiale.

Con il finanziamento dell'UE, il progetto RESPONSIVE ("Responsive field-effect transistors: A life-long training career development action") ha analizzato interfacce personalizzate tra semiconduttori e molecole fotocromatiche, unendo le interfacce a elettrodi metallici per creare transistori a effetto di campo che reagissero alla luce. Dato che le molecole fotocromatiche influenzano la mobilità del portatore del transistore, queste hanno un ruolo fondamentale per la sua funzione di reazione alla luce, attivando e disattivando trappole di carica.

RESPONSIVE ha dimostrato che la combinazione di semiconduttori organici con molecole fotocromatiche rappresenta un approccio promettente alla fabbricazione di transistori photoswitchable che mantengono l'elevata mobilità del portatore del semiconduttore.

Le molecole fotocromatiche (diarileteni) sono state unite come monostrati autoassemblati a diverse interfacce per ottenere dispositivi con diversa conduttività quando esposti a diversi stimoli luminosi. Sia le interfacce planari che quelle non planari sono state funzionalizzate con monostrati autoassemblati per influenzare il trasporto della carica nello strato semiconduttivo attivo: derivati del fullerene. Dato che i fullereni sono semiconduttori di tipo n, gli scienziati hanno provato per la prima volta la funzione di photoswitching in trasduttori con effetto di campo di tipo n.

Utilizzando diverse tecniche microscopiche e spettroscopiche, gli scienziati hanno rivelato che i film miscelati erano amorfi, con domini a fasi isolate di molecole organiche e fotocromatiche. L'abilità di questi ultimi di fotoisomerizzare in tali film miscelati è risultata critica per l'efficienza di switch dei dispositivi fotoreattivi. Gli scienziati hanno inoltre sviluppato un metodo per studiare l'efficienza di switching dei diarileteni con molecole organiche di diverse dimensioni.

Il sistema sviluppato di semiconduttori organici e molecole fotocromatiche ha grandi potenzialità di trovare applicazione in elementi di memoria ottica e sensori ottici ad elevata sensibilità.