Orgaanilised pooljuhid ja nende rakendused Kadri unpuu Pooljuhid

Orgaanilised pooljuhid ja nende rakendused Kadri Õunpuu

Pooljuhid Pooljuhtideks võivad olla nii: – Lihtained (räni, germaanium) – Anorgaanilised ühendid (galliumarseniid) – Sulamid (räni-germaanium) Kui ka: – Orgaanilised pooljuhid ehk elektrit juhtivad polümeerid!

Polümeer Et polümeer juhiks elektrivoolu, peab ta olema metallisarnane St. elektronid peavad vabalt liikuma ja olema vähe seotud konkreetsete aatomitega Seega polümeeris on vahelduvad üksik- ja kaksiksidemed (konjugeeritud polümeerid)

Orgaanilised pooljuhid Lihtsaim polümeer on Polüatsetüleen Saadakse atsetüleeni polümerisatsioonil On olemas sobiv üksik-ja kaksiksidemete vaheldumine Saab muuta sama juhtivaks kui paljud teised metallid Praktikas kahaneb ta juhtivus järsult kokkupuutes õhuga Seega kasutatakse ka polüpürrooli, polüaniliini, polütiofeeni

Atsetüleeni polümerisatsioon

Juhuslikkus teaduses 1970. a. uuris Shirakawa atsetüleeni polümerisatsiooni Juhuslikult kasutati lisandina 1000 korda suuremat katalüsaatori kogust Ootamatult tekkis musta pulbrikujulise aine pinnale hõbedataoline metalselt läikiv kile Metalse läike tekkimine ->kas materjal suudab elektrit juhtida? ?

Nobeli preemia Lõpuks osutus saadud materjal ikkagi elektrit mittejuhtivaks Hiljem selgus, et saadud kile reageerib joodiaurudega Ja kasvabki saadud materjali elektrijuhtivus 10 miljonit korda Tulemus: plastikust saab elektrijuht 2000. a. said Nobeli preemia Alan Heeger, A. Mac. Diarmid ja Hideki Shirakawa

Dopeerimine Pooljuhi oksüdeerimine joodiga põhjustab osade elektronide välja tõrjumise polümeerist Polümeeri tekivad positiivselt laetud augud, mis saavad piki ahelat edasi kanduda Töötlemisel joodiaurudega on tegemist polümeeride dopeerimisega NB! Mida rohkem e- välja tõrjutakse, seda suurem dopeeringuaste ja seda suurem elektrijuhtivus

Tulevikumaterjalid Idee kombineerida plastikmaterjalide vähest massi ja metallidele omast elektrijuhtivust - tulevikumaterjalid Orgaaniliste pooljuhtide juhtivus on kontrollitav suurtes piirides – pooljuhtmaterjalidele omasest kuni metallide tasemeni Toodetakse vooluallikaid, kondensaatoreid, transistoreid, anti-staatilisi materjale, spetsiifilisi värve

Rakendused Orgaaniliste pooljuhtide esimesene kasutamine oli filmide antistaatilise kattematerjalina Nii sai vältida staatilisest elektrist tekkivate sädemete kahjulikku mõju Kaubanduses tehti väikepatareid, mille tootmine hinna tõttu ei tasunud ära Polüpürrooliga kaetud kiust Contex`st kootakse antistaatilist kangast Meditsiinis tehakse kunstlihaseid

Pooljuhtseadmed Dopeerimata kujul polümeeridel on omadus emiteerida valgust (elektroluminessents) kui neist juhtida läbi elektrivool Luminestseeruv plastik – mobiiltelefonide jm seadmete valguspaneelides, energiasäästlikes lameekraanides arvutikuvarina ja telekatena (OLED)

Päikesepaneel Pöörates protsessi teistpidi – valguse absorbeerimine materjalil tekitab positiivseid ja negatiivseid laenguid, mida korjavad üles elektroodid tekitades elektrivoolu Ja saadaksegi päikesepaneeli mehhanism

Plastide eelis Kergus, painduvus ja odavus Plastmaterjalist päikesepaneeli saab laotada suurele pinnale ja anda sobiv geomeetriline vorm Järjepidevalt uued rakendused, kuna Lisandi hulka varieerides saab juhtivust kontrollida ja dopeerimine on pööratav protsess Plastidel on optilise absorptsiooni võime nii ultraviolett, nähtava kui peaaegu infrapunase kiirguse spektriosas

Tänan kuulamast!