莫斯科物理和技术研究所 插图
信用:埃琳娜卡维娜/MIPT 来自俄罗斯、德国和法国的一组研究人员，以莫斯科物理和技术研究所的材料科学家为特色，研究了二己基-四分之一噻吩薄膜的电学性质如何依赖于它们的结构
这种材料是一种有机半导体，具有柔性电子器件的前景
一旦薄膜经历了从晶体到液晶状态的转变，它们就失去了一些导电性
研究小组还发现了一种“第三阶段”，这种阶段不会出现在散装材料中，而是对应于半导体的单分子层
这种结构有利于薄膜上的电荷传输，对微电子设计有潜在的影响
研究结果发表在《纳米研究快报》上
低聚噻吩是很有前途的有机半导体
它们的杆状分子可以在它们沉积的表面定向，堆积成含有硫原子(称为噻吩)的碳氢化合物循环，就像一堆堆硬币
相邻堆叠的“硬币边缘”形成人字形图案
这种分子排列使得电荷从一个分子转移到另一个分子
随着分子中噻吩数量的增加，电导率也随之增加，但代价是化合物的溶解度
这些所谓的噻吩部分的最佳数量是四个
为了增加溶解度，己基片段被接枝到共轭分子片段的末端(图
1)
研究人员在真空反应器中溶解并蒸发二己基四噻吩(DH4T)，并将该材料作为薄膜沉积在硅衬底上
他们继续使用掠入射x光衍射研究样品的晶体结构
这种技术包括以非常小的掠射角将胶片暴露在x光下，以最大化x光束在胶片中传播的距离，经历多次反射
否则，来自薄膜的信号将太微弱，无法与衬底信号区分开来
衍射测量使研究小组能够识别沉积在基底上的材料中的分子排列
图1
噻吩和二己基-四噻吩分子的结构式
信用:埃琳娜卡维娜/MIPT 最初，DH4T是高度结晶的
它的分子形成一个人字形图案，几乎垂直于基底
然而，一旦加热到85摄氏度，材料经历了一个相变:分子排列改变，形成液晶相，薄膜的电导率下降
样品进一步加热至130℃，随后冷却至室温
这部分恢复了材料的结晶度，因此也恢复了导电性
在加热过程中，第三种结构出现在x光衍射图中，由不对应于液晶相的弱衍射最大值表示
先前的研究已经将这种最大值与像DH4T这样的单层化合物相关联
有趣的是，在70℃时也观察到了这种“第三阶段”
该团队发现的单层结构有利于电荷沿薄膜平面的传输，使其在柔性电子应用中具有重要意义
除此之外，新观察到的相也可能出现在结构类似于DH4T的其它化合物的薄膜中
这种材料用于微电子学
由于电荷主要在靠近衬底的非常薄的层中转移，研究人员的发现指出需要考虑材料的纳米结构如何影响其导电性
迪米特里·伊凡诺夫教授是MIPT功能有机和杂化材料实验室的负责人，也是法国国家科学研究中心(CNRS)的研究主任
他与人合著了这篇文章中报道的研究，并对其发现进行了评论:“使用原位方法，如结构分析，同时测量样品的电特性，使我们能够深入了解材料中复杂相变的本质，并评估其在有机电子器件中的实际应用潜力
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