(Слева) Концепция эксперимента. Экситоны генерируются в органическом полупроводнике (экситонный материал) под действием лазерного импульса накачки. Экситоны затем диффундируют к материалу-детектору зарядов (синяя стрелка), где распадаются на пару зарядов
Ученые из МГУ в составе международного коллектива из Института передовых материалов им. Цернике (университет г. Гронингена, Нидерланды), Принстонского университета (США) и технологического центра IMEC (Бельгия), разработали новый метод для наблюдения динамики экситонов в органических полупроводниках в реальном времени. Результаты этой работы недавно опубликованы в ведущем физическом журнале Physical Review Letters.
Органическая электроника — стремительно развивающаяся область современной науки и технологии, которая однажды может прийти на смену традиционной кремниевой электронике. «В основе органических электронных устройств лежат органические полупроводники, которые обладают такими преимуществами как малый удельный вес, гибкость и простота обработки, — комментирует Дмитрий Паращук, профессор физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. — Элементарным фотовозбуждением в органических материалах является так называемый "экситон Френкеля" (названный по имени советского физика Якова Ильича Френкеля) — сильно связанное состояние отрицательного и положительного зарядов. Динамика экситонов Френкеля, то есть их пространственное перемещение в объеме полупроводника, во многом определяет эффективность органических электронных устройств. Таким образом, для разработки высокоэффективных органических устройств необходимы методы контроля и наблюдения движения экситонов».
Комбинируя передовые технологии в области вакуумного напыления тонких пленок (IMEC), рентгеновской спектроскопии (Принстон), сверхбыстрой спектроскопии и компьютерного моделирования (Институт им. Цернике и МГУ), ученым удалось отследить динамику экситонов в органических полупроводниках с фемтосекундным временным разрешением. С помощью данного метода исследователи продемонстрировали необычайно эффективную диффузию экситонов Френкеля в пленках фуллерена С70, которая оказалась более чем в 10 раз быстрее, чем в других широко используемых органических материалах. «Представленная технология открывает новые горизонты в разработке эффективных органических оптоэлектронных устройств, в том числе органических транзисторов и лазеров», — заключает один из авторов работы Олег Козлов, младший научный сотрудник Международного учебно-научного лазерного центра МГУ.