Organische halfgeleiders maken de fabricage mogelijk van grootschalige gedrukte en mechanisch flexibele elektronicatoepassingen, en hebben zich al met succes op de markt voor displays in de vorm van organische lichtemitterende diodes (OLED's) gevestigd. Om door te breken in andere marktsegmenten, prestatieverbeteringen zijn nog steeds nodig.

In de halfgeleidertechnologie "doping" verwijst naar de gerichte introductie van onzuiverheden (ook wel doteringen genoemd) in het halfgeleidermateriaal van een geïntegreerde schakeling. Deze doteermiddelen fungeren als opzettelijke "storingen" in de halfgeleider die kunnen worden gebruikt om het specifieke gedrag van de ladingsdragers en daarmee de elektrische geleidbaarheid van het oorspronkelijke materiaal te regelen. Zelfs de kleinste hoeveelheid doteermiddelen kan een zeer sterke invloed hebben op de elektrische geleidbaarheid. Moleculaire doping is een integraal onderdeel van de meeste commerciële organische elektronicatoepassingen. Tot nu, echter, een onvoldoende fundamenteel fysiek begrip van de transportmechanismen van ladingen in gedoteerde organische halfgeleiders heeft verdere toename van de geleidbaarheid voorkomen om de beste halfgeleiders zoals silicium te evenaren.

Onderzoekers van het Dresden Integrated Centre for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) en het Centre for Advancing Electronics Dresden (CFAED) aan de TU Dresden, in samenwerking met Stanford University en het Institute for Molecular Science in Okazaki, hebben nu belangrijke parameters geïdentificeerd die de elektrische geleidbaarheid in gedoteerde organische geleiders beïnvloeden. De combinatie van experimenteel onderzoek en simulaties heeft aangetoond dat door het inbrengen van doteerstofmoleculen in organische halfgeleiders complexen ontstaan ​​van twee tegengesteld geladen moleculen. De eigenschappen van deze complexen, zoals de Coulomb-attractie en de dichtheid van de complexen, bepalen in belangrijke mate de energiebarrières voor het transport van ladingsdragers en daarmee het niveau van elektrische geleidbaarheid. De identificatie van belangrijke moleculaire parameters vormt een belangrijke basis voor de ontwikkeling van nieuwe materialen met een nog hogere geleidbaarheid.

De resultaten van dit onderzoek zijn zojuist gepubliceerd in Natuurmaterialen . Terwijl het experimentele werk en een deel van de simulaties werden uitgevoerd bij de IAPP, de Computational Nanoelectronics Group van de CFAED onder leiding van Dr. Frank Ortmann verifieerde de theoretische verklaringen voor de waarnemingen door middel van simulaties op moleculair niveau. Daarbij, de onderzoekers hebben een uitgebreide basis gelegd voor nieuwe toepassingen van organische halfgeleidertechnologie.