Natuurkundigen van het Research Cluster Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) van de TU Dresden, samen met onderzoekers uit Spanje, België en Duitsland, konden in een onderzoek laten zien hoe elektronen zich gedragen bij hun injectie in organische halfgeleiderfilms. Simulaties en experimenten identificeerden duidelijk verschillende transportregimes. De studie is nu gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Ladingsoverdrachtsprocessen spelen een fundamentele rol in alle elektronische en opto-elektronische apparaten. Voor apparaten op basis van organische dunnefilmtechnologie, deze omvatten de injectie van de ladingsdragers via de metalen contacten en het ladingstransport in de organische film zelf. Injectieprocessen bij de contacten zijn hier van bijzonder belang, omdat de contactweerstanden aan de interfaces moeten worden geminimaliseerd voor een optimale apparaatefficiëntie. Echter, dergelijke interne interfaces zijn moeilijk toegankelijk en worden daarom nog niet goed begrepen.

Het team van cfaed onderzoeksgroepleider Frank Ortmann (Computational Nanoelectronics Group), samen met onderzoekers uit Spanje, België en Duitsland, heeft nu in een onderzoek aangetoond dat het elektronische transportmechanisme bij injectie in een organische film kan worden beschreven door het zogenaamde Marcus-hoppingmodel dat bekend is uit de fysische chemie. Het model is ontwikkeld door de Amerikaanse chemicus Rudolph Arthur Marcus. Vergelijkende theoretische en experimentele onderzoeken identificeerden ondubbelzinnig de transportregimes die werden voorspeld in de Marcus-theorie. "De voorspellingen afgeleid door R.A. Marcus in de context van chemische synthese in de jaren vijftig, in het bijzonder het zogenaamde 'omgekeerde Marcus-regime', kon pas vele decennia later worden bevestigd door systematische experimenten met chemische reacties. Voor zijn belangrijke theoretische bijdragen, RA Marcus ontving in 1992 de Nobelprijs voor Scheikunde", zegt Ortmann.

"Nutsvoorzieningen, de waarneming van de 'Omgekeerde Marcus-regio', waarbij een hogere spanning een lagere stroom genereert, voor het eerst geslaagd in een organische transistor, waarin de injectiespanning actief kan worden geregeld", Ortmann gaat verder. Dit leidt tot een beter begrip van elektronische en opto-elektronische organische apparaten in het algemeen.