Пентацен является одним из наиболее известных органических полупроводниковых веществ, тем не менее, рост крупных монокристаллов данного соединения ещё сравнительно мало изучен.

Учеными из Федерального научно-исследовательского центра (ФНИЦ) «Кристаллография и фотоника» РАН представлены результаты по выращиванию кристаллов пентацена сантиметрового масштаба методом парового физического транспорта в горизонтальной печи с двумя температурными зонами (Рис. 1).

Установлено, что интенсивные процессы роста кристаллов имеют место в переходных областях с резким перепадом температуры, а в области со слабо изменяющейся температурой рост кристаллов практически не наблюдается (Рис. 1a). В процессе роста кристаллов были выделены со-осаждающиеся золотистые игольчатые кристаллы, достигающие в длину более 10 мм (Рис. 1a, 1b).

Методом монокристальной рентгеновской дифракции при 85 K и 293 K для пластинчатых темно-синих кристаллов пентацена (Рис. 1e) уточнена кристаллическая структура в триклинной системе с пр. гр. P 1 ¯ (Рис. 2).

Установлено, что золотистые игольчатые кристаллы состоят из молекул производного пентацена – 5,14-пентацендиона, структура кристаллов которого решена впервые в ромбической системе с пр.гр. Р2₁2₁2₁ (Рис. 3).

Были получены и проанализированы спектры поглощения и люминесценции пентацена и 5,14-пентацендиона в растворах толуола (Рис. 4).

Электрические свойства тонких пленок и монокристаллов пентацена, выращенных в условиях физического транспорта паров, были изучены путем изготовления и характеризации полевых транзисторов на их основе (Рис. 5).

Было показано, что присутствие примесей в коммерческом материале пентацена значительно влияет на морфологическое качество тонких поликристаллических пленок и заметно снижает подвижность дырок.

Подробнее в журнале Crystals.
Источник: ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН.