半导体 - 以及我们对它们的掌握 - 使我们能够开发支撑现代社会的技术。这些器件负责各种电子产品，包括电路板，计算机芯片和传感器。

半导体的电导率介于绝缘体(如橡胶)和导体(如铜)之间。通过掺杂不同杂质的材料，科学家可以控制半导体的电性能。这使它们在电子产品中如此有用。

科学家和工程师一直在探索具有吸引力特性的新型半导体，这些特性可能带来革命性的创新。这些新材料中的一类是有机半导体(OSC)，其基于碳而不是硅。OSC比传统的同类产品更轻，更灵活，这些产品适用于各种潜在的应用，例如柔性电子产品。

2014年，加州大学圣巴巴拉分校的Thuc-Quyen Nguyen教授及其实验室首次报道了使用路易斯酸掺杂OSC以增加某些半导体聚合物的电导率; 然而，没有人知道为什么这种增加直到现在才发生。

通过合作努力，Nguyen和她的拼贴画解析了这种机制，他们的意外发现有望让我们更好地控制这些材料。这项工作得到了能源部的支持，研究结果发表在“ 自然材料 ”杂志上。

加州大学圣巴巴拉分校的研究人员与肯塔基大学，柏林洪堡大学和上海东华大学的国际团队合作。“使用路易斯酸的兴奋剂机制是独特而复杂的;因此，它需要团队合作，”Nguyen解释道。

“这就是本文的全部内容，”Nguyen实验室的博士候选人，主要作者Brett Yurash说，“弄清楚为什么在有机半导体中加入这种化学物质会增加其电导率。”

“人们认为只是路易斯酸作用于有机半导体，”他解释说。“但事实证明，除非存在水，否则你不会得到那种效果。”

显然，水是这个过程的关键部分。路易斯酸从水中夺取氢原子并将其传递到OSC。额外的正电荷使OSC分子不稳定，因此来自相邻分子的电子迁移以抵消电荷。这留下带正电荷的“孔”，然后有助于材料的导电性。

“水完全没有任何作用这一事实真是出人意料，”该论文的第一作者Yurash说。

大多数这些反应在受控环境中进行。例如，UC Santa Barbara的实验在干燥条件下在氮气氛下进行。房间里根本没有湿气。然而，显然有些水分已经与其他材料一起放入盒子中。“只需要少量的水即可获得这种兴奋剂效果，”Yurash说。

科学家，工程师和技术人员需要能够可控制地掺杂半导体以使其实用。“我们完全掌握了硅，”他说。“我们可以按照我们想要的数量进行处理，而且非常稳定。” 相比之下，可控制地掺杂OSC一直是一个巨大的挑战。

路易斯酸实际上是相当稳定的掺杂剂，该团队的研究结果相当广泛，不仅仅是他们测试的少数OSC和酸。大多数OSC掺杂工作都使用了在许多溶剂中不易溶解的分子掺杂剂“另一方面，路易斯酸可溶于普通有机溶剂，价格便宜，并且有多种结构可供选择，”Nguyen解释说。

了解工作机制应该使研究人员能够有目的地设计更好的掺杂剂。“这有望成为更多创意推出的跳板，”Yurash说。最终，该团队希望这些见解有助于将有机半导体推向更广泛的商业实现。