ملخصات الأبحاث

استخدام الأنيونات متعددة التكافؤ كمانحات إلكترونات خاملة

.C. Tang et al

  • Published online:

إنَّ الأقطاب الكهربائية ذات دوال الشغل المنخفضة ضرورية لحقن الإلكترونات بكفاءة في أجهزة أشباه الموصلات، ولكن عندما تنخفض دالة الشغل إلى أقل من حوالي 4 إلكترون فولت، يتعرض القطب الكهربائي للأكسدة في الهواء، مما يَحُول دون صنعه في الظروف المحيطة.

في البحث المنشور، يوضح الباحثون أنَّ الأنيونات متعددة التكافؤ - مثل الأوكسالات، والكربونات، والكبريتيت - يمكنها أن تعمل - بصفة عامة - كمانحات فعالة للإلكترونات الخاملة عند نشرها كعناقيد صغيرة من الأيونات في مصفوفة، وأن تحتفظ بقابليتها للمعالجة في محلول في الظروف المحيطة.

يمكن للأنيونات في هذه العناقيد إضافة إلكترون إلى لُب شبه الموصل لمتعددات الإلكتروليتات المقترنة بروابط «باي»، التي تتسم بانخفاض الانجذاب الإلكتروني، وذلك باستخدام أدنى نسبة إشابة، وهي العملية التي تزداد شدتها عن طريق إلحاق آلية لاستثارة الحساسية تجاه الثقوب أو الضوء بالجهاز.

وكَشَف تحليلٌ نظري لمستويات المنح أنَّ السبب في ارتفاعها المؤاتي هو انخفاض طاقة استقرار كولوم الخاصة بالعناقيد الأيونية الصغيرة، مقارنةً بنظيرتها في الشبيكات الأيونية، الأمر الذي يعززه وجود تأثيراتٍ مانعة لانعكاس العملية. نجح الباحثون في بلوغ دالة شغل فعالة فائقة الانخفاض، تبلغ 2.4 إلكترون فولت، باستخدام لب بوليمر عديد الفلورين. وتمكنوا من تصنيع صمامات ثنائية عالية الأداء، ومعالجة في محاليل، وباعثة للضوء الأبيض، وكذلك تصنيع خلايا شمسية عضوية، وذلك باستخدام طبقات حقن إلكتروني للبوليمرات، مشوبة بأنيونات متعددة التكافؤ، مقدمين بذلك نهجًا عامًّا لتصنيع وصلاتٍ إلكترونية «أُومِيّة» لأجهزة أشباه الموصلات، مصمَّمة كيميائيًّا، ومعالَجة في الظروف المحيطة.