与真空场杂化的有机半导体中的电导率

有机半导体因其在大规模加工下制造廉价且柔性器件的潜力而引起了广泛关注 [1-11]。然而，目前的技术应用受限于这些材料中无序性导致的低电荷载流子迁移率 [5-8]。因此，过去几十年的大量工作集中于优化材料或器件的组织结构以提高载流子迁移率。在此，我们采取了一条截然不同的解决路径，即通过将载流子注入到与真空电磁场杂化的态中。这些相干态可延展至多达 $10^5$ 个分子，从而应有利于此类材料中的电导率。为验证这一设想，我们将有机半导体与等离子体结构上的真空电磁场强耦合，形成了具有约 0.7 eV 大拉比分裂的极化激元态。电导率实验表明，在耦合态共振处电流确实增加了一个数量级，这主要反映了场效应迁移率的变化，正如在晶体管构型中对结构进行门控时所揭示的那样。我们提出了一个理论量子模型，证实了杂化态波函数的离域化及其对电导率的影响。虽然这是一项原理验证研究，但在实践中，由光 - 物质杂化态介导的电导率易于实现，因此我们预期它将用于改进有机器件。更广泛地说，我们的发现阐明了通过工程化真空电磁环境来修饰和改善材料性质的潜力。