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Arthur F. Hebard - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Rectification at Graphene-Semiconductor Interfaces: Zero-Gap Semiconductor-Based Diodes
Physical Review X, 2012Co-Authors: Sefaatin Tongay, B. Gila, Maxime G. Lemaitre, Bill R. Appleton, X. Miao, Arthur F. HebardAbstract:Diodes based on metal-semiconductor interfaces are common place in semiconductor electronics. What happens when the normal metal is replaced by monolayer graphene? A group of physicists at University of Florida experimentally demonstrate that graphene-semiconductor interfaces make interesting diodes for a surprisingly wide variety of Semiconductors.
D. L. Smith - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Modeling of Spin Injection and Spin Transport Properties in Organic and Inorganic Semiconductors
MRS Proceedings, 2005Co-Authors: P. Paul Ruden, John D. Albrecht, D. L. SmithAbstract:Spin polarized charge carrier injection and transport in non-magnetic Semiconductors is a key enabling mechanism for spin based electronic data processing. We present theoretical models to describe spin injection and spin transport in structures consisting of a ferromagnetic metal injector, a thin semiconductor layer, and a ferromagnetic metal collector. The Semiconductors considered are conjugated polymers (e.g. PPV), small-molecule organic molecular crystals (e.g. pentacene), and inorganic Semiconductors (e.g. silicon). In thermal equilibrium the charge carriers in these Semiconductors are not spin polarized. Efficient spin injection requires that the semiconductor be driven far out of local thermal equilibrium. Since carrier mobilities (and other relevant parameters) in polymers, organic molecular crystals, and inorganic Semiconductors differ by many orders of magnitude, their charge carrier injection characteristics differ significantly.
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Theory of spin injection into conjugated organic Semiconductors
Journal of Applied Physics, 2004Co-Authors: P. Paul Ruden, D. L. SmithAbstract:We present a theoretical model to describe electrical spin injection from a ferromagnetic contact into a conjugated organic semiconductor. In thermal equilibrium the magnetic contact is spin polarized, whereas the organic semiconductor is unpolarized. The organic semiconductor must be driven far out of local thermal equilibrium by an electric current to achieve significant spin current injection. However, if the injecting contact has metallic conductivity, its electron distribution cannot be driven far from thermal equilibrium by practical current densities. Thus, quasi-equilibration between the conjugated organic semiconductor and the metallic contact must be suppressed to achieve effective spin injection. This requires a spin-dependent barrier to electrical injection that may be due either to tunneling through the depletion region of a large Schottky barrier or to tunneling through a thin, insulating, interface layer. Schottky barrier formation on conjugated organic Semiconductors differs from that on inorganic Semiconductors inasmuch as contacts made to organic Semiconductors often follow near-ideal Schottky behavior, thus permitting the energy barrier to electrical injection to be varied over a wide range by using metals with different work functions. In addition, insulating tunnel barriers to organic Semiconductors based on organic molecules can be conveniently fabricated using self-assembly techniques.
Cuadrado Santolaria Alba - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Semiconductores orgánicos derivados del carbazol y su aplicación en dispositivos electrónicos
Universitat de Barcelona, 2020Co-Authors: Cuadrado Santolaria AlbaAbstract:En los últimos años se han llevado a cabo intensas investigaciones dentro del campo de los materiales orgánicos semiconductores, principalmente enfocados a su aplicación en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos como son los OTFTs, los OLEDs y las celdas solares orgánicas. Los materiales orgánicos aún no han adquirido el protagonismo de los materiales inorgánicos en estas áreas, ya que estos últimos presentan mejores eficiencias y mayores valores de movilidades de carga. No obstante, su fácil procesamiento, la posibilidad de recubrir grandes superficies flexibles, su ligereza y su bajo coste, son factores en favor de la introducción comercial de los materiales orgánicos semiconductores. El objetivo de esta Tesis Doctoral abarca, por lo tanto, el diseño, la síntesis y la caracterización de nuevos semiconductores orgánicos derivados del heterociclo 9H-carbazol, seguido de un estudio sistemático de sus propiedades térmicas, ópticas, electroquímicas y de transporte de carga, y finalizando con la aplicación de estos materiales como capas activas en OTFTs y OLEDs. En primer lugar, el estudio se ha centrado en el diseño de nuevos semiconductores orgánicos de tipo p para su aplicación en OTFTs. Se ha empezado con la búsqueda y determinación de la estructura molecular óptima para la obtención de compuestos con características semiconductoras, siendo el núcleo triindol una excelente estructura base para conseguir nuevos semiconductores orgánicos de tipo p. A continuación, se ha proseguido con el desarrollo de nuevos semiconductores orgánicos utilizando como estructura base el núcleo triindol. Se ha estudiado el efecto en el rendimiento de los OTFTs de la variación de la longitud de las cadenas alquílicas en las posiciones nitrogenadas del triindol, la modificación de la naturaleza de las unidades electro-dadoras en las posiciones 3, 8 y 13, así como, la variación de la posición de funcionalización en el sistema triindol y la extensión de la estructura hidrocarbonada aromática del sistema triindol. De los nuevos semiconductores orgánicos preparados derivados del triindol, los sistemas con unidades tiofénicas en las posiciones 2, 7 y 12 son los que dan lugar a capas más ordenadas, y por lo tanto, a OTFTs con mejores características, alcanzando movilidades de carga de alrededor de 10–3 cm2 V–1 s–1 y una relación Ion/Ioff de 105. En segundo lugar, se ha llevado a cabo el desarrollo de nuevos semiconductores orgánicos de tipo n y ambipolares mediante la introducción del grupo electro-aceptor tricianovinilo en estructuras heteroaromáticos. La incorporación de la unidad electro-aceptora tricianovinílica da lugar a materiales con propiedades semiconductoras de tipo n, siendo necesario un esqueleto aromático de extensión mínima para que tenga lugar el transporte de electrones. El análisis del empaquetamiento molecular permite relacionar la estructura química con la capacidad y características semiconductoras de cada material. El diseño del sistema bicarbazol con la unidad tricianovinílica permite la obtención de un material ambipolar con movilidad de huecos µh 10-5 cm2 V–1 s– y de electrones µe 10-6 cm2 V–1 s–1. Por otro lado, la introducción de una unidad tricianovinílica en el sistema triindol, de mayor extensión que el núcleo carbazol, mantiene las propiedades semiconductoras de tipo p del sistema base, mientras que la incorporación de una segunda unidad electro-aceptora da lugar a un material con capacidad de transportar electrones. Finalmente, se ha llevado a cabo la preparación y caracterización de una nueva serie de derivados del carbazol, 1,3,5-tris((9-etil-9H-carbazol-3-il)etinil)benceno y 1,3,5-tris((9-(2-etilhexil)- 9H-carbazol-3-il)etinil)benceno, los cuales presentan emisión en la zona del azul en las coordenadas CIE (0.17, 0.11), cercanas a las del deep-blue. La utilización de estos materiales como capa emisora permiten obtener OLEDs con potenciales de encendido de alrededor de 5 eV y una luminancia máxima de 50 cd m–2.Nowadays, significant efforts have been put into the field of organic semiconductor materials, focusing mainly on their application in electronic and optoelectronic devices such as OTFTs, OLEDs and organic solar cells. Therefore, the aim of this Thesis includes the design, synthesis and characterization of new organic Semiconductors based on the 9H-carbazole heterocycle, followed by a systematic study of their thermal, optical, electrochemical and charge transport properties. The study concludes with the application of these materials as active layer in OTFTs and OLEDs. The first part of this Thesis deals with the design of new p-type organic Semiconductors for their application in OTFTs, beginning with the search for the optimal molecular structure to obtain materials with semiconductor characteristics. From this study, the triindole core appears to be a promising building block to achieve stable organic Semiconductors for optoelectronic applications. For this reason, the research continues with the synthesis and characterization of new triindole derivatives. Of all the triindole systems that have been synthesized, the one that incorporates the thiophenic unit at the 2, 7 and 12 positions of the triindole core, gives rise to the highest ordered molecular layer, and thus, the best OTFT characteristics with mobilities of 10–3 cm2 V–1 s–1 and a Ion/Ioff ratio of 105. The second part focuses on the development of new n-type and ambipolar materials by the introduction of the strong electron-withdrawing tricyanovinyl group in heteroaromatic structures. This strategy affords electron and ambipolar transporting materials, showing that a minimum aromatic structure is required to achieve semiconductor characteristics. Finally, a new series of carbazol derivatives 1,3,5-tris((9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)ethynyl)benzene and 1,3,5-tris((9-ethylhexyl-9H-carbazol-3-yl)ethynyl)benzene has been synthesized and characterized. The use of these materials as emitting layer in OLEDs allows to obtain blue OLED devices with a switch on voltage of 5 eV and maximum luminance of 50 cd m–2
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Semiconductores orgánicos derivados del carbazol y su aplicación en dispositivos electrónicos
Universitat de Barcelona, 2020Co-Authors: Cuadrado Santolaria AlbaAbstract:[spa] En los últimos años se han llevado a cabo intensas investigaciones dentro del campo de los materiales orgánicos semiconductores, principalmente enfocados a su aplicación en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos como son los OTFTs, los OLEDs y las celdas solares orgánicas. Los materiales orgánicos aún no han adquirido el protagonismo de los materiales inorgánicos en estas áreas, ya que estos últimos presentan mejores eficiencias y mayores valores de movilidades de carga. No obstante, su fácil procesamiento, la posibilidad de recubrir grandes superficies flexibles, su ligereza y su bajo coste, son factores en favor de la introducción comercial de los materiales orgánicos semiconductores. El objetivo de esta Tesis Doctoral abarca, por lo tanto, el diseño, la síntesis y la caracterización de nuevos semiconductores orgánicos derivados del heterociclo 9H-carbazol, seguido de un estudio sistemático de sus propiedades térmicas, ópticas, electroquímicas y de transporte de carga, y finalizando con la aplicación de estos materiales como capas activas en OTFTs y OLEDs. En primer lugar, el estudio se ha centrado en el diseño de nuevos semiconductores orgánicos de tipo p para su aplicación en OTFTs. Se ha empezado con la búsqueda y determinación de la estructura molecular óptima para la obtención de compuestos con características semiconductoras, siendo el núcleo triindol una excelente estructura base para conseguir nuevos semiconductores orgánicos de tipo p. A continuación, se ha proseguido con el desarrollo de nuevos semiconductores orgánicos utilizando como estructura base el núcleo triindol. Se ha estudiado el efecto en el rendimiento de los OTFTs de la variación de la longitud de las cadenas alquílicas en las posiciones nitrogenadas del triindol, la modificación de la naturaleza de las unidades electro-dadoras en las posiciones 3, 8 y 13, así como, la variación de la posición de funcionalización en el sistema triindol y la extensión de la estructura hidrocarbonada aromática del sistema triindol. De los nuevos semiconductores orgánicos preparados derivados del triindol, los sistemas con unidades tiofénicas en las posiciones 2, 7 y 12 son los que dan lugar a capas más ordenadas, y por lo tanto, a OTFTs con mejores características, alcanzando movilidades de carga de alrededor de 10–3 cm2 V–1 s–1 y una relación Ion/Ioff de 105. En segundo lugar, se ha llevado a cabo el desarrollo de nuevos semiconductores orgánicos de tipo n y ambipolares mediante la introducción del grupo electro-aceptor tricianovinilo en estructuras heteroaromáticos. La incorporación de la unidad electro-aceptora tricianovinílica da lugar a materiales con propiedades semiconductoras de tipo n, siendo necesario un esqueleto aromático de extensión mínima para que tenga lugar el transporte de electrones. El análisis del empaquetamiento molecular permite relacionar la estructura química con la capacidad y características semiconductoras de cada material. El diseño del sistema bicarbazol con la unidad tricianovinílica permite la obtención de un material ambipolar con movilidad de huecos µh 10-5 cm2 V–1 s– y de electrones µe 10-6 cm2 V–1 s–1. Por otro lado, la introducción de una unidad tricianovinílica en el sistema triindol, de mayor extensión que el núcleo carbazol, mantiene las propiedades semiconductoras de tipo p del sistema base, mientras que la incorporación de una segunda unidad electro-aceptora da lugar a un material con capacidad de transportar electrones. Finalmente, se ha llevado a cabo la preparación y caracterización de una nueva serie de derivados del carbazol, 1,3,5-tris((9-etil-9H-carbazol-3-il)etinil)benceno y 1,3,5-tris((9-(2-etilhexil)- 9H-carbazol-3-il)etinil)benceno, los cuales presentan emisión en la zona del azul en las coordenadas CIE (0.17, 0.11), cercanas a las del deep-blue. La utilización de estos materiales como capa emisora permiten obtener OLEDs con potenciales de encendido de alrededor de 5 eV y una luminancia máxima de 50 cd m–2.[eng] Nowadays, significant efforts have been put into the field of organic semiconductor materials, focusing mainly on their application in electronic and optoelectronic devices such as OTFTs, OLEDs and organic solar cells. Therefore, the aim of this Thesis includes the design, synthesis and characterization of new organic Semiconductors based on the 9H-carbazole heterocycle, followed by a systematic study of their thermal, optical, electrochemical and charge transport properties. The study concludes with the application of these materials as active layer in OTFTs and OLEDs. The first part of this Thesis deals with the design of new p-type organic Semiconductors for their application in OTFTs, beginning with the search for the optimal molecular structure to obtain materials with semiconductor characteristics. From this study, the triindole core appears to be a promising building block to achieve stable organic Semiconductors for optoelectronic applications. For this reason, the research continues with the synthesis and characterization of new triindole derivatives. Of all the triindole systems that have been synthesized, the one that incorporates the thiophenic unit at the 2, 7 and 12 positions of the triindole core, gives rise to the highest ordered molecular layer, and thus, the best OTFT characteristics with mobilities of 10–3 cm2 V–1 s–1 and a Ion/Ioff ratio of 105. The second part focuses on the development of new n-type and ambipolar materials by the introduction of the strong electron-withdrawing tricyanovinyl group in heteroaromatic structures. This strategy affords electron and ambipolar transporting materials, showing that a minimum aromatic structure is required to achieve semiconductor characteristics. Finally, a new series of carbazol derivatives 1,3,5-tris((9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)ethynyl)benzene and 1,3,5-tris((9-ethylhexyl-9H-carbazol-3-yl)ethynyl)benzene has been synthesized and characterized. The use of these materials as emitting layer in OLEDs allows to obtain blue OLED devices with a switch on voltage of 5 eV and maximum luminance of 50 cd m–2
Sefaatin Tongay - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Rectification at Graphene-Semiconductor Interfaces: Zero-Gap Semiconductor-Based Diodes
Physical Review X, 2012Co-Authors: Sefaatin Tongay, B. Gila, Maxime G. Lemaitre, Bill R. Appleton, X. Miao, Arthur F. HebardAbstract:Diodes based on metal-semiconductor interfaces are common place in semiconductor electronics. What happens when the normal metal is replaced by monolayer graphene? A group of physicists at University of Florida experimentally demonstrate that graphene-semiconductor interfaces make interesting diodes for a surprisingly wide variety of Semiconductors.
Ming-yong Han - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Composition-Tunable Alloyed Semiconductor Nanocrystals
Accounts of Chemical Research, 2010Co-Authors: Michelle D. Regulacio, Ming-yong HanAbstract:The ability to engineer the band gap energy of semiconductor nanocrystals has led to the development of nanomaterials with many new exciting properties and applications. Band gap engineering has thus proven to be an effective tool in the design of new nanocrystal-based semiconductor devices. As reported in numerous publications over the last three decades, tuning the size of nanocrystalline Semiconductors is one way of adjusting the band gap energy. On the other hand, research on band gap engineering via control of nanocrystal composition, which is achieved by adjusting the constituent stoichiometries of alloyed Semiconductors, is still in its infancy. In this Account, we summarize recent research on colloidal alloyed semiconductor nanocrystals that exhibit novel composition-tunable properties. Alloying of two Semiconductors at the nanometer scale produces materials that display properties distinct not only from the properties of their bulk counterparts but also from those of their parent Semiconductors. ...
