Organik yarimoʻtkazgichlar

Organik yarimoʻtkazgichlar qattiq organik birikmalar boʻlib, tashqi kuchlar taʼsirida elektron yoki kovak oʻtkazuvchanlik xossasiga ega boʻlishadi.

Organik yarimoʻtkazgichlar toifasiga misol qilib organik boʻyoqlarni (masalan, metilen koʻki, ftalosianlar), aromatik birikmalar (naftalin, antrasen, violantren va boshqalar), shuningdek bir qator tabiiy pigmentlar (xlorofill, beta-karotin kabilar) ni aytish mumkin.

Organik yarimoʻtkazgichlar monokristallar, polikristallar yoki amorf plyonkalar koʻrinishida uchraydi.

Organik yarimoʻtkazgichlar bir qator oʻziga xos xususiyatlarga ega boʻlib, bu xossalari ularning strukturasi va molekulalararo kuchsiz oʻzaro taʼsir xarakteriga ega ekanligi bilan tushuntiriladi:

• yorugʻlik yutilishi natijasida kristall boʻylab eksitonlar koʻrinishida koʻchib yura olishi mumkin boʻlgan molekulalar paydo boʻladi;
• yorugʻlik taʼsirida tok tashuvchilarning hosil boʻlishi eksitonlarning kristall sirtida parchalanishi, kristall strukturasidagi defektlar, kristall tarkibidagi aralashmalar, eksitonlarning bir-biri bilan oʻzaro taʼsiri kabi omillarga bogʻliq;
• oʻtkazuvchanlik sohasi juda tor (-0,1 eV), oʻz-oʻzidan tok tashuvchilarning harakatchanligi ham kichik $\sim$1 sm$^{2}$/(V$\cdot$s);
• elektr oʻtkazuvchanlikning zonalar mexanizmi bilan birgalikda sakrash mexanizmi ham mavjud. Ion-radikal tuzlarning kristallarida molekulalararo oʻzaro taʼsir kuchli anizotropik xarakterga ega. Bu esa ularning optik va elektr xossalarida anizotropiyani keltirib chiqaradi. Natijada ularni kvazi-bir oʻlchamli sistemalar sifatida qarash mumkin boʻladi.

Organik yarimoʻtkazgichlarning qoʻllanilishi

• CCD (inglizcha: Charge Coupled Device) matritsalar va fotoelementlar uchun yorugʻlikka sezgir modda sifatida;
• baʼzi organik yarimoʻtkazgichlar radiatsion nurlanishga juda chidamli boʻladi, shu sababli ularni kosmosda qoʻllash imkoni ham mavjud;
• tranzistor va datchiklar, shuningdek, boshqa yarimoʻtkazgichli asboblar ishlab chiqarishda;
• yuqori kritik temperaturaga ega boʻlgan oʻta oʻtkazgich materiallar yaratish masalasi ham organik yarimoʻtkazgichlar bilan bogʻliq;
• OLED — televizorlar, OLED — monitorlar, OLED — ekranlar va OLED — panellar ishlab chiqarish;

Organik yarimoʻtkazgichlarni oʻrganish, murakkab tarkibli fizik-kimyoviy sistemalarda energiya hosil boʻlishi va u bilan bogʻliq boʻlgan jarayonlarni tushunishga yordam beradi. Ayniqsa, biologik toʻqimalarda kechadigan jarayonlarni bilish juda muhimdir.

Organik yarimoʻtkazgich moddalar

Tetrasen

Tetrasenning yana bir nomi naftasen (IYUPAK nomenklaturasi boʻyicha nomlanishi — 2,3-benzatrasen, tetrasiklo-oktadeka-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaen) polisiklik aromatik uglevodorod. Xira zargʻaldoq rangdagi kukun koʻrinishida boʻladi.

Tetrasen organik unipolyar tranzistorlar va organik svetodiodlarda ishlatiladi. 2007-yil may oyida ikki yapon universiteti — Toxoku va Osaki Universiteti tadqiqotchilari tetrasenning bitta kristalidan tayyorlangan bipolyar tranzistor yaratishgani haqida xabar berishdi.

Tetrasenni, shuningdek, boʻyoqli lazerlarda aktiv muhit sifatida qoʻllaniladi.

Pentasen

Pentasen — polisiklik aromatik uglevodorod boʻlib, molekulasi 5 qator terilgan benzol halqalaridan iborat(\ref{fig:pentacene3d}-rasm). 2009-yilda skanerlovchi atom-kuch mikroskoplari yordamida molekulalarining batafsil kimyoviy strukturasi oʻrganilgan. Mikroskopda kuzatish oʻta yuqori vakuumda, 5 K temperaturada olib borilgan.

Pentasen plastik mikrosxemalarda yarimoʻtkazgich sifatida ishlatiladi. Fizik xossalari:

• Kimyoviy formulasi — C$_{22}$H$_{14}$
• Molyar massasi — 278,36 g/mol
• Zichligi — 1,33 g/sm$^{3}$

Indol

Indol (benzoperril, 2,3-benzpirrol) — geterosiklik kondensirlangan aromatik birikma. Karam hidini eslatuvchi rangsiz kristallar koʻrinishida uchraydi.

Indol yadrosi koʻplab tabiiy biokimyoviy birikmalar tarkibiga kiradi. Alohida modda sifatida esa bir qancha efir moylari, shuningdek, smola tarkibida uchraydi.

Indolni oʻrganish, oʻsimliklardan olinadigan boʻyoq modda — indigoni oʻrganishdan boshlangan. Indigoni oksidlash yoʻli bilan izatin, keyin esa indoksil olish mumkin. 1866-yilda Adolf fon Bayer rux changi yordamida indoksildan indolni hosil qilishga erishgan. 1869-yilda esa indolning kimyoviy strukturasi uchun rasmdagi formulani taklif qilgan.

Indol uchun Adolf fon Bayer taklif qilgan formula

Indolning baʼzi hosilalari XIX asr oxirlarigacha boʻyoq sifatida juda keng qoʻllanilgan. 1930-yillarda indol yadrosi juda koʻplab muhim alkaloidlar, aminokislotalar, auksinlar va boshqa biologik moddalar tarkibiga kirishi maʼlum boʻlganidan soʻng, unga boʻlgan qiziqish yanada kuchaydi.

Fizik xossalari

Xususiyat	Koʻrsatkich
Sistematik nomlanishi	1H-indol
Anʼanaviy nomlanishi	2,3-benzpirrol, 1-benzazol, benzopirrol, ketol
Kimyoviy formulasi	C$_{8}$H$_{7}$N
Holati	rangsiz kristallar
Molyar massasi	117,15 g/mol
Zichligi	1,22 g/sm$^{3}$
Erish temperaturasi	52,5 $^{\circ }$C
Qaynash temperaturasi	254 $^{\circ }$C

Eruvchanligi:

• benzolda — eriydi;
• suvda — 0,36 g/100 g (25 $^{\circ }$ C temperaturada) — yomon eriydi;
• ligroinda — eriydi;
• dietil efirida — oson eriydi;
• etanolda — 35,9 g/100 g (20 $^{\circ }$ C temperaturada) — yomon eriydi.

Olinishi

Indol ikki xil usulda olinishi mumkin:

1. Karbonil birikmalar arilgidrazonlarini siklizatsiyalash orqali (Fisher reaksiyasi)
2. $\alpha$-galogen yoki $\alpha$ — gidroksikarbonil birikmalarning arilaminlar bilan oʻzaro taʼsiri orqali (Bishler reaksiyasi)

Organik svetodiodlar

Organik svetodiodlar (OLED) larni yaratish uchun yupqa plyonkali koʻp qatlamli strukturalardan foydalaniladi. Ushbu strukturalar bir nechta polimerlardan tashkil topgan boʻladi. Anodga musbat kuchlanish berilganda elektronlar oqimi qurilma orqali katoddan anodga tomon harakatlanadi. Shu tariqa katod elektronlarni emission qatlamga uzatadi. Anod esa elektronlarni oʻtkazuvchanlik sohasi orqali qabul qilib oladi, boshqacha aytganda, anod oʻzidagi kovaklarni oʻtkazuvchanlik sohasiga beradi. Emission qatlam manfiy zaryad qabul qiladi, oʻtkazuvchanlik sohasi esa — musbat. Elektrostatik kuchlar hisobiga elektron va kovak bir-biriga tortiladi va rekombinatsiyalanadi. Bu jarayon katodga yaqin sohada yuz beradi. Chunki organik yarimoʻtkazgichlarda kovaklar elektronlarga nisbatan kattaroq harakatchanlikka ega. Rekombinatsiya natijasida elektron oʻz energiyasini yoʻqotadi. Bu esa koʻzga koʻrinadigan nurlar sohasida nurlanish hosil boʻlishiga sabab boʻladi. Shu sababli ham qatlam emission qatlam deb ataladi.

2 qatlamli OLED — panel sxemasi: 1.Katod (−), 2. Emission qatlam, 3. Chiqarilayotgan nurlanish, 4. Oʻtkazuvchanlik sohasi, 5. Anod (+)

Organik svetodiodlarning afzallik tomonlari

• yorqinlik: OLED-ekranlar bir necha Cd/m$^{2}$ dan 100 000 Cd/m$^{2}$ d gacha yorqinlikni taʼminlay oladi. Ularning yorqinligini juda keng diapazonda oʻzgartirish mumkin. Binobarin, ekranning yaroqlilik muddati uning yorqinligiga teskari proporsional. Shu sababli qurilmalar uchun oʻrtacha 1000 Cd/m$^{2}$ yorqinlikda ishlash tavsiya etiladi;
• kontrast: OLED-ekranlari 2000000:1 nisbatdagi kontrastni ham hosil qila oladi;
• energiya isteʼmoli: energiya isteʼmolini tejash borasida hech qaysi ekran suyuq kristalli ekranlar (LCD) ga teng kelolmaydi. Lekin LCD ekranlar ishlashini taʼminlaydigan boshqa qurilmalar (qurilma drayverlari, stabilizatorlar va hokazo) ancha koʻp energiya isteʼmol qilib qoʻyishi mumkin. OLED-ekranlarda esa energiya isteʼmoli faqatgina uning yorqinlik darajasi va ekran kattaligiga bogʻliq;
• ixcham va massasi kichikligi;
• koʻrish burchagining kattaligi (tasvir sifati buzilmagan holatda amalda ixtiyoriy burchak ostida koʻrish mumkin)
• ish temperaturasining diapazoni katta (-40 $^{\circ }$C dan +70 $^{\circ }$ C gacha);
• yuqori darajada egiluvchanligi.

Kamchiliklari

• yaroqlilik muddatining kamligi;
• yuqoridagi kamchilikdan kelib chiqqan holda, uzoq muddat xizmat qiladigan TrueColor ekranlarni yaratishning imkoni yoʻqligi;
• OLED-ekranlar namlikka juda sezgir;
• OLED-ekranlarini ishlab chiqarish texnologiyasining murakkabligi va qimmatga tushishi.

Yana qarang

• OLED-televizor
• QLED
• interferometrik modulyator

Adabiyotlar

• D. Chasseau; G. Comberton; J. Gaultier; C. Hauw (1978). „Réexamen de la structure du complexe hexaméthylène-tétrathiafulvalène-tétracyanoquinodiméthane“. Acta Crystallographica Section B. 34 (2): 689. doi:10.1107/S0567740878003830.
• The Nobel Prize in Chemistry, 2000: Conductive polymers, nobelprize.org.
• Herbert Naarmann „Polymers, Electrically Conducting“ in Ullmannʼs Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a21_429.
• Kallmann; Pope (1960). „Bulk Conductivity in Organic Crystals“. Nature. 186 (4718): 31. Bibcode:1960Natur.186…31K. doi:10.1038/186031a0.
• Kallmann; Pope (1960). „Positive Hole Injection Into Organic Crystals“. J. Chem. Phys. 32 (1): 300. Bibcode:1960JChPh..32..300K. doi:10.1063/1.1700925.
• Akamatu; Inokuchi; Matsunage (1956). „Organic Semiconductors with High Conductivity. 1. Complexes Between Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Halogens“. Bull. Chem. Soc. Jpn. 29 (2): 213. doi:10.1246/bcsj.29.213.
• Sano; Pope; Kallmann (1965). „Electroluminescence and Band Gap in Anthracene“. J. Chem. Phys. 43 (8): 2920. Bibcode:1965JChPh..43.2920S. doi:10.1063/1.1697243.