Doping of molecular semiconductors through proton-coupled electron transfer

半导体 兴奋剂 质子 电子转移 化学物理 材料科学 化学 原子物理学 光电子学 纳米技术 电子 光化学 核物理学 物理
作者
Masaki Ishii,Yu Yamashita,Shun Watanabe,Katsuhiko Ariga,Jun Takeya
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:622 (7982): 285-291 被引量:39
标识
DOI:10.1038/s41586-023-06504-8
摘要

The chemical doping of molecular semiconductors is based on electron-transfer reactions between the semiconductor and dopant molecules; here, the redox potential of the dopant is key to control the Fermi level of the semiconductor1,2. The tunability and reproducibility of chemical doping are limited by the availability of dopant materials and the effects of impurities such as water. Here we focused on proton-coupled electron-transfer (PCET) reactions, which are widely used in biochemical processes3,4; their redox potentials depend on an easily handled parameter, that is, proton activity. We immersed p-type organic semiconductor thin films in aqueous solutions with PCET-based redox pairs and hydrophobic molecular ions. Synergistic reactions of PCET and ion intercalation resulted in efficient chemical doping of crystalline organic semiconductor thin films under ambient conditions. In accordance with the Nernst equation, the Fermi levels of the semiconductors were controlled reproducibly with a high degree of precision-a thermal energy of about 25 millielectronvolts at room temperature and over a few hundred millielectronvolts around the band edge. A reference-electrode-free, resistive pH sensor based on this method is also proposed. A connection between semiconductor doping and proton activity, a widely used parameter in chemical and biochemical processes, may help create a platform for ambient semiconductor processes and biomolecular electronics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
机器猫发布了新的文献求助10
刚刚
默默千风发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
等效边界完成签到,获得积分10
2秒前
陈陈陈关注了科研通微信公众号
2秒前
2秒前
老北京完成签到,获得积分10
2秒前
Bao_o_o发布了新的文献求助10
3秒前
小匹夫完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
岩下松风发布了新的文献求助10
4秒前
一指流沙发布了新的文献求助10
4秒前
隐形的雁完成签到,获得积分10
5秒前
Action发布了新的文献求助10
5秒前
愉快白猫完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
NexusExplorer应助myjf采纳,获得10
5秒前
6秒前
Spidyyy完成签到,获得积分10
7秒前
火羽白完成签到,获得积分10
7秒前
十字丝应助小米粒采纳,获得10
7秒前
wewewew发布了新的文献求助10
7秒前
lucyu2668发布了新的文献求助10
8秒前
甜甜的曼荷完成签到,获得积分10
9秒前
Ganlou应助土壤情缘采纳,获得10
9秒前
CodeCraft应助机器猫采纳,获得10
9秒前
斯文败类应助Finger采纳,获得10
10秒前
yrq发布了新的文献求助10
10秒前
西红柿不吃皮完成签到 ,获得积分10
10秒前
模糊中正应助顺顺利利采纳,获得30
11秒前
Livvia应助震动的帽子采纳,获得10
12秒前
大模型应助专注的皮皮虾采纳,获得10
12秒前
宜醉宜游宜睡应助Christina采纳,获得10
13秒前
wewewew完成签到,获得积分20
14秒前
Perrylin718完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
小小付完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
Textbook of Interventional Radiology 1000
Impiego dell’associazione acetazolamide/pentossifillina nel trattamento dell’ipoacusia improvvisa idiopatica in pazienti affetti da glaucoma cronico 900
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
錢鍾書楊絳親友書札 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3294908
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2930855
关于积分的说明 8448799
捐赠科研通 2603376
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1421085
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 660782
邀请新用户注册赠送积分活动 643592