有机半导体

有机半导体是固体，其结构单元是由碳和氢原子以及有时由氮、硫和氧等杂原子组成的 pi 键分子或聚合物。 它们以分子晶体或无定形薄膜的形式存在。 通常，它们是电绝缘体，但当电荷从适当的电极注入、掺杂或通过光激发时，它们会变成半导体。

在分子晶体中，价带顶部和底部导带之间的能量分离，即带隙，通常为 2.5-4 eV，而在无机半导体中，带隙通常为 1-2 eV。 这意味着它们实际上是绝缘体，而不是传统意义上的半导体。 只有当电荷载流子从电极注入或通过有意或无意的掺杂产生时，它们才会变成半导体。 载流子也可以在光激发过程中产生。 然而，重要的是要认识到，主要的光学激发是中性激子，其库仑结合能通常为 0.5–1.0 eV。 原因是在有机半导体中，它们的介电常数低至 3–4。 这阻碍了大量整洁系统中电荷载流子的有效光生。 由于供体和受体部分之间的电荷转移，有效的光生成只能发生在二元系统中。 否则，中性激子会辐射衰减到基态——从而发出光致发光——或非辐射衰减。 有机半导体的光吸收边通常为 1.7–3 eV，相当于 700 至 400 nm 的光谱范围（对应于可见光谱）。

该材料可能是聚苯胺。 在 50 年代，研究人员发现多环芳族化合物与卤素形成半导体电荷转移络盐。 特别是在 1954 年报道了苝-碘配合物的电导率高达 0.12 S/cm。这一发现表明有机化合物可以携带电流。

芳香烃在与分子碘混合时变得导电，因为形成了电荷转移络合物。 由于很容易意识到控制注入的关键参数是电极的功函数，因此可以直接用具有适当功函数的固体金属或半导体触点代替电解质。 当电子和空穴都从相反的触点注入时，它们可以辐射复合并发光（电致发光）。

刚性骨架有机半导体现在用作光电器件中的活性元件，例如有机发光二极管 (OLED)、有机太阳能电池、有机场效应晶体管 (OFET)、电化学晶体管，最近还用于生物传感应用。 有机半导体具有制造容易、机械灵活、成本低等优点。