ScienceHub #11: Органическая электроника

В проекте ScienceHub ученые в своих лабораториях рассказывают о текущих исследованиях, новых технологиях и перспективных направлениях развития науки. В этом выпуске мы побеседовали с заведующим лабораторией органической электроники МГУ им. М. В. Ломоносова, доктором физико-математических наук Дмитрием Паращуком о загадках сверхпроводимости органических материалов, перспективах светоизлучающих устройств из органических материалов и задачах фотовольтаики.

Органическая электроника — это сравнительно молодое направление научных исследований и разработок, возникшее около 15–20 лет назад. Цель этого направления — разработка электронных устройств на органических материалах. Органические материалы обладают рядом преимуществ по сравнению с неорганическими. Например, основной материал электроники сегодня — это кремний. А органические материалы могут быть легкими, тонкими, гибкими, полупрозрачными, могут иметь привлекательные свойства полимеров. Сегодня полимеры уже прочно вошли в нашу жизнь. И мы используем прежде всего их механические свойства, но никак не электронные. Идея органической электроники — построить электронику на полупроводниковых органических материалах. Много лет назад было сложно поверить, что полимерная пленка может быть полупроводником.

Основные направления органической электроники — это создание органических солнечных батарей. Батареи на кремнии хорошие, долговечные, эффективные, но у них есть одна проблема — высокая стоимость, которая не позволяет реализовать возможности солнечной энергетики в полной мере, то есть покрывать большие площади и вносить весомый вклад в энергетический баланс на Земле. И если получить дешевый материал, который производился бы в виде тонких пленок по технологии roll-to-roll (рулонной технологии), и если бы эта пленка обладала электронными свойствами, например работающая солнечная батарея, то это способствовало бы развитию фотовольтаики.

В истории органической электроники можно выделить три узловые точки, которые связаны с демонстрацией органических приборов или устройств. Первый тип устройств — это солнечные батареи на органических пленках. Второй тип — светоизлучающие устройства. Это в некотором смысле обратные устройства. В солнечных батареях из света получают электричество. В светоизлучающем устройстве, например светодиоде, наоборот, из электричества получают свет. И третий тип, это ключевое устройство для электроники — транзистор. В данном случае речь идет об органическом полевом транзисторе.