半導體材料影響半導體工業的發展甚巨，特別是應用範圍的擴增與突破，因此很多研究單位都不斷探尋各種半導體的材料應用。日前美國康乃爾大學就提出了一種有機半導體材料的應用，它能製作光電流（photovoltaic）的處理，因而產生場致發光（electroluminescence）的效應，並可作為一種光電池的材料。根據這種材料的應用，我們可以想像一下，將來你可能有一件可產生亮光的T恤，或是直接從海灘太陽傘收集太陽能供電給自己的隨身電視使用。

由有機半導體薄膜組成的PN二極體，兩端是電極層，ITO邊是透明體。(Credit: Cornell University)

康乃爾大學的研究人員表示，此一裝置是第一次使用一種稱作「離子接合」的方式，它可以達到效能的改善。由於有機半導體能夠做成很薄又有彈性的薄片，因此可以設計在衣服或紙上做顯示用途。

據了解研究室已完成了此一實驗，研究人員之一的材料科學與工程副教授George Malliaras說：「有彈性就表示在製造成本上的低價優勢。」因此，根據此一研發成果就可以大量的生產太陽能電池。Malliaras表示，相關的工程描述已發表於9月7日出版的科學月刊上。

半導體不論是有機或其它材料，都會包括有產生大量自由電子的N型或大量電洞的P型，電洞的產生是由於原子應該有的電子跑掉留下的空間，並且帶正電荷，N型與P型材料則被結合塑造成二極體與電晶體來使用。康乃爾的研究人員則是進一步用有機半導體來做出一種包括自由離子（帶電荷的分子）的新型態二極體，它是由兩個有機層組在一起的薄片，一個是帶正電的自由離子，另一個是帶負電的離子，然後在頂端和底部再加上一層細薄的傳導膜，頂端的導體是可以讓光線進出的透明物。

當有機二極體的兩個薄膜傳導相遇的時候，帶負電的離子會移動穿越過接合處到帶正電的另一邊，反過來也是一樣，就這樣一直到呈現均衡的狀況為止。研究人員表示，這可以用矽晶二極體來比擬了解，那些電子與電洞也是移動穿越過接合的地方來達成目的效果。

在貫穿頂端與底部電極產生電壓後，電流會通過接合處形成電子移向一方，而電洞也移向另一方。當電離子移動跨越接合處會產生一個比一般較高的電位（電壓不同），這樣就會影響電子與電洞結合的方式，並提升分子的能量，就像光粒子一樣快速地釋出能量，研究人員在他們的報告中說，接合處會顯現出強烈的放射光。

另一方面，當亮光產生的時候，光粒子會被分子所吸收，並將內部的電子踢出，而電離子會建立一個優先的方向給電子移動，然後隨之產生電流。

有關電力的收集在某一個方向容許電子與電洞簡單地就能移動穿越接合處，但另一個方向就很微弱，也許在其中加一個整流器裝置就可以變換充電離子的狀態，這樣可以明顯地產生傳導或不傳導的狀況。所以，有機二極體便可以用在像電腦記憶體的電子元件上。

由於此一裝置是以薄片建構在一起的材料，所以很有彈性，也能將兩層薄膜一起用滾動輸送來做大量且便宜地生產出來。研究人員表示，下一步將試著修改半導體的金屬含量來製作出更多效能的應用材料，這可是有成千上萬種材質可供變化使用的情況呢。