Органические полевые транзисторы (ОПТ) — интенсивно развивающееся направление органической электроники, они привлекают потенциально низкой стоимостью, гибкостью, прозрачностью и служат ключевым элементом для различных электронных устройств, которые создают фундамент для конструирования высокотехнологичной электроники нового поколения. Однако, пока не известно ни одного органического полупроводника, который бы сочетал простоту синтеза, стабильность и высокую подвижность носителей заряда (> 1 см2/Вс). Причем органические полупроводники с высокой подвижностью электронов (для n-канальных ОПТ) разработаны значительно меньше, чем полупроводники с высокой подвижностью дырок. Основная задача проекта состоит в выработка подходов к созданию новых эффективных монокристаллических материалов для n-канальных ОПТ (n-ОПТ) на основе тиазол-содержащих олигомеров, фторированных периленов, фталоцианинов и корролов, а также выявление взаимосвязи между молекулярной структурой, примесями, кристаллической упаковкой и электрофизическими свойствами в таких материалах.
Ожидается, что будет синтезировано не менее 10 новых молекул для n-ОПТ на основе тиазол-содержащих олигомеров, перилена и фталоцианинов, исследовано фазовое поведение полученных соединений и определены энергии уровней граничных орбиталей. Будут предложены методы кристаллизации новых различных соединений, выращены кристаллы и установлена их структура. С помощью методов квантовой химии будут рассчитаны энергии реорганизации, интегралы перекрытия и подвижности носителей зарядов. Будет исследовано влияние фторирования на структурные и электрофизические свойства полученных кристаллов, предложены подходы к получению кристаллических структур с рекордно высокой электронной подвижностью и стабильных в условиях естественной атмосферы. Будут исследованы эффекты примесей в концентрации менее 1%, влияющие на электронную подвижность разработанных материалов в n-ОПТ. На основе наиболее перспективных разработанных в проекте новых материалов ожидается получить образцы n-ОПТ с подвижностью электронов более 1 см2/Вс. В ряду структурно близких исследованных соединений будут предложены подходы, позволяющие предсказать молекулярные структуры с максимальной подвижностью электронов в кристаллической фазе. Обнаруженные закономерности позволят установить взаимосвязь между молекулярной структурой, кристаллической упаковкой, примесями и электрофизическими свойствами в исследуемых соединениях, что будет способствовать решению крайне актуальной для органической электроники задачи предсказания кристаллической структуры и свойств органических полупроводниковых кристаллов. Полученные результаты будут представлены на ведущих мировых конференциях в области материаловедения и органической электроники (MRS, E-MRS, ICOE, ISCM) и опубликованы в ведущих мировых журналах из первого квартиля (Q1).
