科学家开发新制造工艺实现有机半导体薄膜精确控制

有机半导体材料由于其优异的光电特性,在光电子器件领域具有广阔的应用前景。近年来,研究者一直在探索如何生产出性能可控的有机半导体薄膜,以实现对光电元件性能的精确调控。近日，研究人员开发了一种新技术，为后续开发新一代有机光电子器件奠定了基础。利用该技术可以制备出光电转换效率更高的有机太阳能电池,也可以制作出将光能高效转化为化学能的功能薄膜。这项技术的应用前景广阔,必将推动有机半导体材料在光电子器件领域的广泛应用。

有机半导体材料是前景广阔的开发最先进光电元件的关键技术，被广泛应用于光伏技术、传感器技术和微电子技术。为了自动生产出具有明确特性的有机半导体薄膜，耶拿莱布尼茨光子技术研究所 （IPHT） 研究人员开发了一种新技术，用于沉积具有高的分子精度的薄膜，研究成果发表在《先进材料》。

有机半导体薄膜的电子能级取决于薄膜分子、分子排列方式以及分子间的相互作用。此次由德、美研究团队开发的新制造工艺能够针对性制造分子间和特定能级间相互作用可控的薄膜。

该技术名为Rolling Transfered Langmuir Layer，是对朗缪尔-布洛杰特膜沉积技术（在适当的条件下，不溶物单分子层可以通过特定的方法转移到固体基底上，并且基本保持其在气液界面定向排列的分子层结构。）的进一步发展。分子单层在基底上的沉积是通过研究人员开发的特定滚动转移系统进行的，该系统包含待涂覆的基底，并在水表面的分子膜上移动。在空气-水界面上形成的分子层通过滚动运动最终会附着在基底上。该工艺最大限度的减少了原有工艺出现的表面缺陷，如有机薄膜断裂，并且可以直接、均匀、高质量生产单层或多层薄膜。

在生产定制结构和能量特性薄膜方面，滚动技术可以通过沉积过程中的表面压力，系统地改变层内分子的堆积密度；同时可以精准调节分子层的数量和薄膜层厚度。

该方法为基于薄膜制造具有优化特性的新型（光）电子元件奠定了基础。例如，不仅可以进一步开发利用太阳光有效产生电能的有机光伏模块，还可以开发将太阳光转化为化学能的薄膜。