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X射线揭示出，有机半导体中的单层相！

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一种材料是有机半导体，具有应用前景。一旦薄膜从晶体状态转变为液晶状态，它们就会失去一些导电性。研究小组还发现了一个“第三相”，它不会出现在大块材料中，对应于半导体的单层。这种结构有利于薄膜之间的电荷转移，对微电子设计具有潜在意义。研究结果发表在《纳米研究快报》上。低聚噻吩是一种很有前途的有机半导体。棒状分子可以在沉积表面取向，形成一个含有硫原子的碳氢化合物循环，就像一堆硬币一样。

"相邻堆栈中的硬币"边缘" 形成人字形形状。这种分子排列允许电荷从一个分子转移到另一个分子。随着分子中硫苯含量的增加，其导电性也增加，这是以化合物的溶解度为代价的。最佳数量这些所谓的噻吩基是 4 个。为了增加溶解度，己基片段被接枝到共轭分子片段的末端。研究人员在真空反应器中溶解并蒸发了二己基四分之一噻吩（DH4T），并将其作为薄膜沉积在一个硅衬底。该研究继续使用掠入射X射线衍射研究样品的晶体结构。

这项技术包括将胶片以在薄膜中多次反射后由 X 射线传播。否则，来自薄膜的信号将太弱而无法与来自基材的信号区分开来。衍射测量使研究团队能够识别沉积在基板材料中的分子排列。最初，DH4T 是高度结晶的，其分子形成人字形，几乎垂直于基材。但是，一旦加热到85摄氏度，材料就会发生相变：分子排列发生变化形成液晶相，薄膜的导电性降低。将样品进一步加热至 130°C，然后冷却至室温。

这个已经恢复到一定程度材料的结晶度，从而恢复导电性。在加热过程中，X射线衍射图中出现了第三种结构，表现为与液晶相不对应的弱衍射最大值。先前的研究已将这一最大值与 DH4T 和其他化合物的单层联系起来。有趣的是，这个“第三阶段”也在 70 摄氏度时被观察到。研究中发现的单层薄膜结构有利于电荷沿薄膜平面的传输，这对柔性电子应用具有重要意义。此外，新发现的相也可能出现在结构与DH4T类似的其他化合物薄膜中。这种材料用于微电子领域。

因为电荷主要靠近在基板薄层中，研究结果表明有必要考虑这种材料的纳米结构如何影响其导电性。迪米特里·伊万诺夫（Dimitri Ivanov）教授是MIPT功能有机和杂化材料实验室负责人，法国国家科学研究中心（CNRS）研究主任。他对研究成果进行了点评：利用结构分析等独创的Bit方法，在测量样品电学性质的同时，使我们能够洞察材料中复杂相变的本质，并评估其在材料领域的实际应用潜力。有机电子产品。

博科公园｜研究/来自：莫斯科物理技术研究所

参考期刊《纳米尺度研究快报》

DOI：10.1186/s-019 -3009 -8

博克公园｜科学、技术、科研、科普

文章来源：《真空科学与技术学报》网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/zonghexinwen/2021/0831/917.html