新しいドーピング法が有機半導体の性能を向上させる可能性(RESEARCH: New doping method could boost the performance of organic semiconductors)

2026-09-17 コンコルディア大学

コンコルディア大学、INRS、ヨーク大学の研究者らは、有機半導体の導電性を高める新しいドーピング法「degradation-assisted doping(DAD)」を開発した。従来の化学ドーパントは、電荷を供給すると反応生成物が蓄積してドーピング量に限界が生じる。これに対しDADでは、ドーパントが電子を移した後に分解し、その生成物が反応系から除去されることで、追加の電子移動を継続できる。P3HTとBCFを用いた実験・計算解析では、従来法の最大100倍の可動電荷を生成でき、P3HTの導電性も向上した。核磁気共鳴、光学分光、電子常磁性共鳴、熱量測定などで反応過程を検証しており、柔軟エレクトロニクス、光電子デバイス、熱電技術向けの高性能有機半導体材料につながる可能性がある。

<関連情報>

ルイス酸によって促進される有機半導体の劣化補助ドーピング Degradation-assisted doping of organic semiconductors enabled by Lewis acids

Melissa Berteau-Rainville, Taylor P. L. Cosby, Shubham Bhagat, Amy E. Laturski, Myles Creran, Zuchong Yang, Emanuele Orgiu, Thomas Baumgartner, Christopher B. Caputo & Ingo Salzmann
Nature Materials  Published:14 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-026-02717-0

新しいドーピング法が有機半導体の性能を向上させる可能性(RESEARCH: New doping method could boost the performance of organic semiconductors)

Abstract

The chemical doping of organic semiconductors with molecular dopants is crucial for high-performance organic electronic devices. Chemically stable dopants are commonly used, enabling electron transfer until a thermodynamic equilibrium is reached, which then terminates the doping process. Here we demonstrate that using p-dopants that chemically degrade after electron transfer via their radical anion can increase the hole densities in the semiconductor host by up to two orders of magnitude. In this degradation-assisted doping mechanism, the electron affinity of the doping agent only enables a limited amount of charge transfer. Subsequent dopant degradation effectively removes its products from co-defining the thermodynamic equilibrium and, thus, allows the doping reaction to persist. We demonstrate that the prototypical Lewis acid tris(pentafluorophenyl)borane (B(C6F5)3) exemplifies degradation-assisted doping, and provide the theoretical framework for this doping strategy offering new avenues for optimizing charge carrier densities in organic semiconductors.

0403電子応用
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