Лаборатория органической электроники МГУ имени М.В. Ломоносова

Лаборатория органической электроники физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова занимается фундаментальными и прикладными исследованиями в области физики органических полупроводников, органической электроники и оптоэлектроники. Основная цель работ — установить взаимосвязи между молекулярной и надмолекулярной структурой органических материалов, протекающими в них фотофизическими и электрофизическими процессами и характеристиками устройств на их основе.

Исследования строятся по принципу «от молекулы до устройства» и охватывают полный цикл: от анализа молекулярной структуры и прогнозирования свойств материала до получения тонких пленок и монокристаллов, изготовления электронных и оптоэлектронных устройств и исследования их характеристик. Экспериментальные работы тесно связаны с теоретическим и численным моделированием.

Одно из ключевых направлений связано с органическими светоизлучающими устройствами. В лаборатории исследуются OLED и светоизлучающие транзисторы, процессы инжекции и переноса зарядов, электронно-дырочной рекомбинации и электролюминесценции. Особое внимание уделяется новым люминофорам, включая TADF- и мультирезонансные соединения. Для перспективных материалов изучаются спектральные и фотофизические свойства, динамика возбужденных состояний, эффективность люминесценции, а также характеристики экспериментальных OLED-структур.

Другое важное направление — органические полевые транзисторы и фототранзисторы. Исследуются транспорт электронов и дырок, инжекция зарядов, ловушки, структурный беспорядок и фотогенерация носителей. Особый интерес представляют органические монокристаллы и двумерные кристаллические слои толщиной до нескольких молекулярных слоев. На их основе разрабатываются тонкопленочные транзисторы, светоизлучающие транзисторы и фотодетекторы высокого пространственного разрешения.

Значительная часть фундаментальных исследований посвящена физике переноса заряда и направленному дизайну новых органических полупроводников. В лаборатории исследуются динамический беспорядок, электрон-фононное взаимодействие и их влияние на подвижность носителей. Для этого используются низкочастотная рамановская спектроскопия, квантово-химические расчеты, молекулярное моделирование и экспериментальные исследования транзисторов. Разрабатываются вычислительные критерии, позволяющие прогнозировать транспортные свойства материалов и искать новые высокоподвижные органические полупроводники.

Органическая фотовольтаика является еще одним традиционным направлением лаборатории. Исследуются процессы поглощения света, образования и разделения экситонов, генерации и переноса зарядов, а также рекомбинационные потери в органических солнечных элементах. Особое внимание уделяется связи молекулярной структуры и морфологии активного слоя с эффективностью устройства.

В последние годы методы лаборатории применяются и к междисциплинарным задачам. Низкочастотная рамановская спектроскопия используется для исследования нуклеиновых кислот, белков и других биомолекул. В частности, разрабатывается безметочный подход к определению степени компактизации ДНК в хроматине и развитию низкочастотной рамановской микроскопии клеток.

Для исследования материалов используются оптическая и фотолюминесцентная микроскопия, спектроскопия поглощения и фотолюминесценции, рамановская и низкочастотная рамановская спектроскопия, атомно-силовая и зондовая микроскопия. Электронные и оптоэлектронные устройства характеризуются с помощью электрических, спектральных и фотоэлектрических измерений. Эксперимент дополняется численным моделированием переноса заряда и рекомбинации, квантово-химическими расчетами и многомасштабным моделированием.

Важной особенностью лаборатории является сочетание фундаментальной физики, материаловедения и работы с реальными устройствами. Студенты активно вовлекаются как в экспериментальные, так и в теоретические и вычислительные проекты, получая опыт работы на стыке физики конденсированного состояния, оптики и спектроскопии, материаловедения, вычислительной физики и молекулярной биофизики.