| Аннотация |
Современная органическая электроника, предлагающая потребителю гибкие, легкие, растяжимые и недорогие солнечные батареи, светодиоды, полевые транзисторы, устройства памяти и фотодетекторы, активно развивается в последние два десятилетия. Однако, для широкого внедрения этой технологии необходимо преодолеть ряд научно-технических барьеров, среди которых особое значение имеет разработка эффективных органических зарядово-транспортных материалов (ЗТМ). Эффективность и стабильность органических электронных устройств напрямую зависят от характеристик ЗТМ, которые обеспечивают извлечение и транспорт зарядов (электронов и дырок) к электродам. Актуальность данного проекта обусловлена высокой потребностью в новых ЗТМ, способных обеспечить хорошую производительность и стабильность устройств органической электроники. Существующие органические ЗТМ, такие как spiro-OMeTAD, PTAA и PEDOT:PSS, обладают рядом существенных недостатков, ограничивающих потенциал органической электроники: недостаточная эффективность и низкая селективность переноса заряда, несогласованные энергетические уровни, а также подверженность быстрой деградации под воздействием влаги, кислорода, УФ-излучения и повышенных температур. Модификация существующих ЗТМ часто носит несистемный характер, приводя к незначительным улучшениям одних свойств и ухудшению других. В связи с этим, разработка новых органических соединений, способных выполнять функции, аналогичные молекулярным диодам, является перспективным направлением, способным минимизировать рекомбинацию зарядов, снизить их концентрацию на интерфейсах и повысить стабильность устройств. Для этого необходимы самоорганизующиеся молекулярные системы, формирующие упорядоченные макроструктуры с направленным переносом заряда.
Научная новизна проекта заключается в реализации концепции "молекулярного диода" в органических полупроводниках путем создания полярных Y-, V- и T-образных низкомолекулярных соединений для зарядово-транспортных материалов (ЗТМ). Впервые будет предпринята попытка создания органических ЗТМ, в которых направленный перенос заряда обеспечивается не только за счет оптимизации энергетических уровней и подвижности носителей, но и за счет создания внутреннего электрического поля, способствующего селективному и направленному транспорту зарядов определенного типа. Будет проведено фундаментальное исследование влияния асимметричной структуры и дипольного момента на формирование упорядоченных макроструктур с направленным переносом заряда, что позволит установить новые закономерности, определяющие связь между молекулярным строением и диодными характеристиками органических полупроводников.
В рамках проекта планируется синтезировать не менее 20 новых органических полупроводниковых молекул Y-, V- или T-образной структуры, варьируя функциональные группы и заместители для целенаправленного контроля их физико-химических и оптоэлектронных свойств. Использование теоретических расчетов дипольного момента позволит оптимизировать выбор заместителей для достижения заданных характеристик. Будет проведен детальный анализ полученных соединений, включая исследование их самоорганизации в тонких пленках и зарядово-транспортных свойств. На основе полученных данных будут установлены корреляции между молекулярной структурой, дипольным моментом, процессами самоорганизации и характеристиками переноса заряда. Результаты проекта позволят разработать новые принципы молекулярного дизайна органических полупроводников и создать платформу для разработки перспективных материалов для гибридной электроники, включая фотопреобразователи и транзисторы нового поколения.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
