二十多年前,有機聚合物進入了電子世界,導致了半導體有機材料的出現,如RFID(射頻識別)標簽或柔性太陽能電池等應用。
現在,由巴西圣保羅大學的Evandro Castaldelli領導的一個研究小組與幾位英國和法國的研究人員合作,確定了另一類化合物,更為奇特的金屬有機骨架(MOFs) 電子設備。
MOFs是具有微孔結構的結晶有機--無機雜化物。由于它們的表面積大,可作為存儲氣體或作為催化劑的合適材料,他們已經引起了科學界的關注。Castaldelli剛剛將其研究成果發表在“自然通訊”上。
但是另一個特點使得這些材料獨一無二:他們的特性可以設計。
“他們繼承了各種化合物的特性。例如,您可以通過選擇磁性金屬中心和熒光配體來獲得具有磁性的框架,“Castaldelli解釋說。“我們研究了如何將這些材料用于任何類型的電子器件,例如可以使用具有MOF性能的半導體太陽能電池或晶體管,我們發現這些材料可以改變游戲規則。
為了找到可能產生半導體特性的材料,研究人員研究了現有電子器件中使用的現有有機材料,并確定了哪些材料導致了半導體特性。英國薩里大學的Imalka Jayawardena說:“我們將這些材料與合適的無機離子結合在一起,獲得了具有合適電子性能的MOFs。
他們的研究集中在鈷和萘二酰亞胺金屬有機框架上。除了是一個優秀的半導體,它還對光線有特殊的反應,這是他們在研究中詳細探討的一個方面。
Castaldelli說:“我們感興趣的不是一種新器件,而是一種經典的光電傳感器,我們可以將MOF的特性與電子特性結合起來。
該器件還將直接與硅鎵砷太陽能電池和光電探測器競爭。Jayawardena預測:“砷化鎵價格非常昂貴,我們的設備價格便宜。
這些材料性能的調整可能會產生很多有趣的應用,如氣體傳感器。Jayawardena說:“我們可以將這些材料的高孔隙度與氣體檢測的半導體特性結合起來。
MOF材料的其他優點之一是它們可以通過印刷技術容易地在基材上形成。“原則上,您可以應用任何常規使用的半導體潔凈室應用; 也可以控制材料生長過程中的結構和化學反應,“Jayawardena補充道。
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原文標題:金屬有機框架制造的化合物將會挑戰傳統的半導體
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