克里斯蒂安·施耐德，马克斯·普朗克学会 通过计算机模拟，MPI-P科学家可以预测有机半导体层中晶体的结构
信用:马克斯·普朗克学会 由有机材料制成的半导体
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对于发光二极管(OLEDs)和太阳能电池，在未来可以取代或补充硅基电子产品
这种器件的效率主要取决于这种有机半导体薄层的质量
这些层是通过涂布或印刷含有该材料的“油墨”而形成的
马克斯·普朗克聚合物研究所(MPI-P)的研究人员开发了一种计算机模型，该模型可以根据加工条件(如油墨的干燥时间或涂层速度)预测这些层的质量
该模型旨在加速耗时的过程和产品优化方法
有机半导体如今用于各种电子元件，如发光二极管、太阳能电池和晶体管
其中一些应用已经得到广泛应用(尤其是有机发光二极管)，其他应用在进入市场之前仍需要大幅改进
这些组件依赖于电子通过有机半导体的传输
例如，在有机发光二极管的情况下，电子由电压提供能量，然后它们可以以光的形式再次发射
然而，如果有机层的质量差，大部分能量返回到材料而不发光
制造半导体层的一种吸引人的方式是通过印刷或涂布在溶剂中含有有机半导体的油墨
在溶剂蒸发过程中，半导体形成晶体
这些晶体的尺寸和形状决定了功能层的外观和质量
“最佳晶体大小和形状强烈依赖于应用，”博士说
贾斯珀·J
米歇尔是这项研究的第一作者，也是教授团队的领导者
保罗·布隆在MPI-P的部门
一个很大的问题是，到目前为止还无法预测结晶是如何依赖于油墨的性质和涂布过程的
因此，寻找能够提供最佳产品性能的制造策略通常是耗时、浪费和昂贵的
米歇尔解释说:“无法预测涂层的适用性阻碍了实验室规模的生产转化为工业生产，也阻碍了有机电子产品的广泛应用。”
由米歇尔领导的一个科学家小组现在已经开发出了一个能够进行这种预测的计算机模型
计算模拟实际的涂层和结晶，因为它是实时发生的
通过在他们的计算机模拟中提高涂覆速度，作者展示了晶体的形状如何呈现出从带状、通过拉长的椭球体到小多边形的转变
模拟显示，这些形状转变是突然的还是逐渐的，很大程度上取决于溶剂蒸发的速度
“如果我们现在知道晶体-晶体界面在操作过程中起什么作用，我们的新模型可以预先计算材料和工艺设置，以达到生产速度和电影质量之间的最佳折衷，”米歇尔解释说
“因此，我们希望我们的工作是朝着最终推出基于有机半导体的新产品迈出的重要一步
这项研究发表在著名的《自然材料》杂志上
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