ห้องทดลองของ Dr. Marumoto วัสดุและวิศวกรรมของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ มหาวิทยาลัย Tsukuba

กลไกการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ การประเมินในแหล่งกำเนิดครั้งแรกของโลก

Dr. Kazuhiro Marumoto รองศาสตราจารย์ด้าน Materials and Engineering of Organic Semiconductor, University of Tsukuba เป็นผู้บุกเบิกการพัฒนา การประเมินคุณลักษณะ และฟิสิกส์สถานะของแข็งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์โดยใช้สารกึ่งตัวนำอินทรีย์ ในระหว่างการวิจัย เขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาวิธีการระบุสาเหตุของการเสื่อมประสิทธิภาพเนื่องจากใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิก
คาดว่าจะมีการปรับปรุงความทนทานเป็นอย่างมาก

สัญญาแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์อินทรีย์

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทำได้โดยการพิมพ์หรือการทาสีและทำให้แห้งเท่านั้น เซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์คาดว่าจะเป็นเซมิคอนดักเตอร์รุ่นต่อไปอย่างมาก ในปีพ.ศ. 1977 ดร.ฮิเดกิ ชิราคาวะ ได้รับรางวัลโนเบลและรางวัลโนเบลสาขาอื่นๆ พิสูจน์ความนำของวัสดุอินทรีย์ เกือบ 40 ปีผ่านไปตั้งแต่นั้นมา และการวิจัยก็มีความก้าวหน้าอย่างมาก
ปรากฏให้เห็นการใช้งานจริงของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกต่างๆ

ตัวอย่างหนึ่งคือแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์อินทรีย์ ปัจจุบันยังไม่สามารถผลิตแบตเตอรีซิลิคอนซึ่งส่วนใหญ่มีความหนาน้อยกว่า 100 ไมครอนได้
อย่างไรก็ตาม หากเป็นสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ ความบางอย่างท่วมท้นถึงหลายร้อยนาโนเมตรก็เป็นไปได้ จะงอหรือแปะก็ได้เหมือนฟิล์มห่อ ความคาดหวังในการใช้งาน เช่น การวางบนกระจกรถยนต์และการขับรถยนต์ในขณะที่ผลิตกระแสไฟฟ้ากำลังเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านั้น ปัญหาใหญ่กำลังขวางทางอยู่
ตั้งแต่ระยะแรกเริ่ม มีรายงานปรากฏการณ์นี้ว่าปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ลดลงอย่างกะทันหันในขณะที่ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นด้วยแบตเตอรี่โซลาร์ออร์แกนิก สมมติฐานที่ว่าสาเหตุน่าจะเป็นเพราะประจุไฟฟ้าถูกเก็บไว้ที่ใดที่หนึ่งในองค์ประกอบ (กับดักประจุไฟฟ้า) แต่ไม่เคยระบุสาเหตุได้

การวัดที่เป็นนวัตกรรมพิสูจน์สมมติฐาน

บทบาทใหม่ของ ESR เกิดจากการคิดจากมุมที่แตกต่าง

ESR ซึ่งสนับสนุนการค้นพบนี้ เป็นหนึ่งในอุปกรณ์สำหรับการประเมินวัสดุ แม้ว่า NMR จะวัดการดูดกลืนคลื่นความถี่วิทยุเมื่อใช้สนามแม่เหล็กกับการหมุนของนิวเคลียร์ แต่ ESR จะวัดการดูดกลืนไมโครเวฟเมื่อใช้สนามแม่เหล็กกับการหมุนของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนสร้างคู่ในวงโคจรพันธะ การดูดซึมของไมโครเวฟจะไม่เกิดขึ้น แต่ในกรณีของโมเลกุลซึ่งมีอิเลคตรอนที่ไม่จับคู่กัน เช่น แรดิคัล (อิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่) การดูดซึมของไมโครเวฟจะเกิดขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ESR เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดอนุมูลโดยเฉพาะ

โดยปกติ ในวิชาเคมี โมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนไม่คู่กันซึ่งสร้างขึ้นหลังจากพันธะภายในโมเลกุลถูกทำลาย เรียกว่าอนุมูลอิสระ อย่างไรก็ตาม อนุมูลในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้เกิดจากการแตกตัวของพันธะ
เมื่อประจุไฟฟ้าพิเศษเข้าสู่พันธะด้วยกระแสไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าส่วนเกินจะไม่ถูกแปลเป็นพันธะเดียว แต่มักถูกแบ่งบนโมเลกุลที่มีการแพร่กระจายในระดับหนึ่ง
สัญญาณ ESR ที่สร้างขึ้นจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่มีประจุไฟฟ้าเพิ่มเติมและปริมาตร เป็นไปได้ที่จะวัดว่ามีประจุไฟฟ้าอยู่ที่ใดและเท่าใด

ก้าวแรกแห่งนวัตกรรมสำหรับการพัฒนาองค์ประกอบ

วิธีการวัดประจุไฟฟ้าที่ดร.มารุโมโตะพัฒนาได้เริ่มมีอิทธิพลต่ออุตสาหกรรมนี้แล้ว ในช่วงแรกๆ ในการสร้างองค์ประกอบอุปกรณ์ การประเมินประสิทธิภาพทำได้ และการเลือกองค์ประกอบที่มีความทนทานสูงในช่วงแรกๆ ได้ ด้วยเหตุนี้ จึงคาดการณ์ว่าการพัฒนาและปรับปรุงจะเร็วขึ้น และขณะนี้ Lab ของ Dr. Marumoto เต็มไปด้วยคำขอสอนและข้อเสนอการวิจัยร่วมจากบริษัทต่างๆ
ดร.มารุโมโตะอธิบายความคาดหวังเพิ่มเติมของเขาต่อ ESR ว่า “NMR รู้ดีว่าอะไรทำให้เกิดวัสดุ แต่หากต้องการทราบประสิทธิภาพในฐานะอุปกรณ์ที่นำไฟฟ้า สามารถทำได้ด้วย ESR เท่านั้น ฉันต้องการสังเกตไม่เพียง แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ โดยใช้ ESR ” ดวงตาไมครอนที่สามารถจับประจุไฟฟ้าที่ไม่นำไฟฟ้าได้ “มุมมองที่ไม่เหมือนใคร” มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างมาก