Экспериментальная оценка подвижности дырок в органических полупроводниках на основе бензо[f][1,2,5]оксадиазоло[3,4-b]тиено[3,2-h]хиноксалинов
Органические полупроводники открывают широкие перспективы для современной электроники благодаря механической гибкости, биосовместимости и возможности тонкой настройки оптоэлектронных свойств через молекулярный дизайн. Среди них особый интерес представляют (гетеро)полициклические ароматические углеводороды, обладающие планарной сопряженной структурой. Важными структурными блоками в этой области стали планарные производные 1,4-диазатрифенилена (дибензо[f,h]хиноксалина) и его гетероаннелированные аналоги, используемые в оптоэлектронике и системах хранения энергии.
Наиболее перспективными среди них являются системы на основе каркаса фуразано[3,4-b]пиразина. Недавние исследования систем «донор-акцептор» и полициклических систем данного семейства подтвердили их высокий потенциал в качестве транспортных слоев электронов и дырок в OLED и перовскитных солнечных элементах.
Этому вопросу посвящена совместная междисциплинарная работа коллектива исследователей из нашего Института и Уральского федерального университета, опубликованная в журнале «Electronic Materials». В исследовании приняли участие Е.М. Крынина, А.С. Степарук, к.х.н. Ю.А. Квашнин, к.х.н. П.А. Слепухин, д.х.н., проф. РАН Е.В. Вербицкий и академик РАН В.Н. Чарушин.
В данной работе методом тока, ограниченного пространственным зарядом, экспериментально определены значения подвижности дырок в тонких пленках производных бензо[f]оксадиазоло[3,4-b]тиено[3,2-h]хиноксалина. Анализ данных рентгеноструктурного анализа, а также значений энергий ВЗМО и НСМО для нафто[1,2-f]оксадиазоло[3,4-b]тиено[3,2-h]хиноксалина выявил наличие выраженного π–π-стекинга, который вносит существенный вклад в межмолекулярный транспорт дырок в данном соединении. Несмотря на то, что базовые показатели проводимости (в диапазоне от 10⁻⁶ до 10⁻⁹ см²·В⁻¹·с⁻¹) уступают коммерческому стандарту Spiro-MeOTAD, полученные результаты наглядно обосновывают перспективность полициклических систем на основе (гетеро)аннелированного каркаса фуразано[3,4-b]пиразина. По аналогии с дибензо[f,h]фуразано[3,4-b]хиноксалинами, данные соединения представляют собой эффективную платформу для создания новых материалов транспорта дырок, свойства которых могут быть дополнительно улучшены путем направленной модификации структуры.
Таким образом, проведенное исследование не только расширяет фундаментальные представления о взаимосвязи структуры и свойств в ряду азотсодержащих гетероциклов, но и закладывает основу для целенаправленного дизайна новых органических полупроводников. Выявленные закономерности открывают реальные перспективы для оптимизации функциональных характеристик тонкопленочных материалов и их последующей интеграции в устройства гибкой органической электроники и альтернативной энергетики.
Ссылка на статью: https://www.mdpi.com/2673-3978/7/3/24
Сообщайте о ваших научных новостях в сообщения канала!
#новыестатьи #лабГС
Органические полупроводники открывают широкие перспективы для современной электроники благодаря механической гибкости, биосовместимости и возможности тонкой настройки оптоэлектронных свойств через молекулярный дизайн. Среди них особый интерес представляют (гетеро)полициклические ароматические углеводороды, обладающие планарной сопряженной структурой. Важными структурными блоками в этой области стали планарные производные 1,4-диазатрифенилена (дибензо[f,h]хиноксалина) и его гетероаннелированные аналоги, используемые в оптоэлектронике и системах хранения энергии.
Наиболее перспективными среди них являются системы на основе каркаса фуразано[3,4-b]пиразина. Недавние исследования систем «донор-акцептор» и полициклических систем данного семейства подтвердили их высокий потенциал в качестве транспортных слоев электронов и дырок в OLED и перовскитных солнечных элементах.
Этому вопросу посвящена совместная междисциплинарная работа коллектива исследователей из нашего Института и Уральского федерального университета, опубликованная в журнале «Electronic Materials». В исследовании приняли участие Е.М. Крынина, А.С. Степарук, к.х.н. Ю.А. Квашнин, к.х.н. П.А. Слепухин, д.х.н., проф. РАН Е.В. Вербицкий и академик РАН В.Н. Чарушин.
В данной работе методом тока, ограниченного пространственным зарядом, экспериментально определены значения подвижности дырок в тонких пленках производных бензо[f]оксадиазоло[3,4-b]тиено[3,2-h]хиноксалина. Анализ данных рентгеноструктурного анализа, а также значений энергий ВЗМО и НСМО для нафто[1,2-f]оксадиазоло[3,4-b]тиено[3,2-h]хиноксалина выявил наличие выраженного π–π-стекинга, который вносит существенный вклад в межмолекулярный транспорт дырок в данном соединении. Несмотря на то, что базовые показатели проводимости (в диапазоне от 10⁻⁶ до 10⁻⁹ см²·В⁻¹·с⁻¹) уступают коммерческому стандарту Spiro-MeOTAD, полученные результаты наглядно обосновывают перспективность полициклических систем на основе (гетеро)аннелированного каркаса фуразано[3,4-b]пиразина. По аналогии с дибензо[f,h]фуразано[3,4-b]хиноксалинами, данные соединения представляют собой эффективную платформу для создания новых материалов транспорта дырок, свойства которых могут быть дополнительно улучшены путем направленной модификации структуры.
Таким образом, проведенное исследование не только расширяет фундаментальные представления о взаимосвязи структуры и свойств в ряду азотсодержащих гетероциклов, но и закладывает основу для целенаправленного дизайна новых органических полупроводников. Выявленные закономерности открывают реальные перспективы для оптимизации функциональных характеристик тонкопленочных материалов и их последующей интеграции в устройства гибкой органической электроники и альтернативной энергетики.
Ссылка на статью: https://www.mdpi.com/2673-3978/7/3/24
Сообщайте о ваших научных новостях в сообщения канала!
#новыестатьи #лабГС
