Новое поколение органических оптоэлектронных устройств стремится использовать технологию органических полупроводников для создания автономных архитектур энергоснабжения в помещении, применяемых в передовых областях. Однако долгое время технологические достижения в области органической фотовольтаики (OPV) и органических фотодетекторов (OPD) развивались относительно независимо, а конфликт в динамике переноса заряда ограничивал способность систем к автономной работе. Для решения этой задачи исследовательская группа под руководством доцента кафедры энергетики и материаловедения Университета Тонгук Чжа Вун Джо и доцента кафедры электротехники Корейского университета Чже Вон Шима опубликовала в журнале «Advanced Materials» прорывные результаты. Команда предложила минималистичный самоорганизующийся монослой на основе фенилфосфоновой кислоты (BPA) в качестве нового слоя для переноса дырок (HTL), успешно разработав двуфункциональную систему, сочетающую эффективный сбор энергии и высокочувствительное фотообнаружение.

Молекула BPA состоит из фенильного ядра и фосфонатной анкерной группы, обладает низкой стоимостью синтеза, превосходными интерфейсными свойствами и высокой стабильностью. Доктор Джо подробно описал уникальные преимущества этого материала: «BPA одновременно обеспечивает выравнивание энергетических уровней со светоактивным слоем в режиме органической фотовольтаики для обеспечения беспрепятственного селективного контакта дырок; обладает способностью блокировать заряд в режиме органического фотодетектора для минимизации шумового тока; сочетает в себе надежную экологическую стабильность и простую масштабируемость производства; а также экономическую целесообразность на системном уровне, что проявляется в высоком соотношении мощности к стоимости в реальных условиях работы в помещении». Это нововведение решает фундаментальное противоречие в электронике, позволяя одному устройству одновременно работать в качестве солнечной батареи для помещений и высокочувствительного оптического датчика, значительно повышая долговечность и экономичность устройства.

Это исследование имеет далеко идущее значение для автономного Интернета вещей и создания интеллектуальной среды. Двуфункциональные устройства на основе этого материала могут питать датчики Интернета вещей, не требующие внешнего источника питания, носимые устройства для мониторинга здоровья и крупномасштабные интерактивные поверхностные «кожи», что значительно снизит глобальную зависимость от одноразовых батарей. Доктор Шим резюмировал: «В целом, синергетический эффект между производительностью и коммерческой практичностью делает наш слой для переноса дырок BPA преобразующим фактором для автономного Интернета вещей и носимой оптоэлектронной техники». В перспективе 5-10 лет такие технологические достижения могут ускорить реализацию сетей связи следующего поколения и полностью интеллектуальной среды, позволяя автономным устройствам предоставлять повсеместные услуги связи без экологического или финансового бремени, что еще больше продвинет широкое применение органических оптоэлектронных устройств в области экологической устойчивости.

Детали публикации: Авторы: Сынхён и др., Название: «Минималистичный синтез интерфейсного выравнивания энергетических уровней способствует созданию двуфункциональных органических фотонных преобразователей», Опубликовано в: «Advanced Materials» (2025), Информация о журнале: «Advanced Materials»