调整能量隙:有机半导体的新方法

在混合物中改变3T分子(前景)和6T分子(在背景中的6T)的比率允许连续调节间隙。
信用:塞巴斯蒂安·赫斯克,弗兰克·奥尔曼

有机半导体已经在大面积显示器中使用的有机发光二极管(OLED)中的节能材料赢得了声誉。在这些和其他应用中,例如太阳能电池,关键参数是电子状态之间的能隙。它决定了发射或吸收的光的波长。这种能隙的连续可调节性是理想的。

实际上,对于无机材料,已经存在适当的方法 - 所谓的混合。它基于用材料中的原子替代原子来工程带隙。这允许连续的可调性,例如在铝镓砷化物半导体中。遗憾的是,这不可转移到有机半导体,因为它们不同的物理特性及其分子的构造范式,从而使连续带隙调节更加困难。

然而,随着他们的最新出版科学家,在推进Electronics Dresden(CFAED,TU DRESDON)和TU慕尼黑的卓越“电子转换集群中,与Würzburg大学,胡柏林和乌尔姆大学的合作伙伴首次通过混合实现有机半导体的能量隙工程。

对于无机半导体,能量水平可以通过原子取代彼此偏移,从而减小带隙(“带隙工程”)。相反,通过混合有机材料的带结构修改只能齐节地向上或向下移动能量水平。这是由于可以在有机材料中利用的强烈库仑效应,但这对间隙没有影响。“通过混合来改变有机材料的差距是非常有趣的,以避免新分子的冗长合成”,Karl Leo教授从Tu Dresden说。

研究人员现在通过将材料与尺寸不同的类似分子的混合物混合来找到一种非常规的方式。“关键发现是所有分子都以其分子形状和大小允许的特定模式,解释说,德慕尼黑和德累斯顿(CFAED,Tu Dresden)的Courcore and Court of Courcore教授。“这诱导了材料介电常数和间隙能量的所需变化。”

弗兰克·奥尔特曼集团能够通过模拟混合膜的结构及其电子和介电性能来阐明机制。根据混合分子的形状,通过X射线散射测量来证实分子包装的相应变化,由CFAed的斯特凡·曼恩菲尔德教授的有机装置组进行。核心实验和设备工作由Katrin Ortstein和她的同事在Tu Dresden队Karl Leo教授。

本研究的结果刚刚发表在着名的杂志中自然材料。虽然这证明了这种能级工程战略的可行性,但将来将在未来的光电器件探索其就业。

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出版物:基于介电相互作用的混合有机半导体膜中的带隙工程。Katrin Ortstein, Sebastian Hutsch, Mike Hambsch, Kristofer Tvingstedt, Berthold Wegner, Johannes Benduhn, Jonas Kublitski, Martin Schwarze, Sebastian Schellhammer, Felix Talnack, Astrid Vogt, Peter Bäuerle, Norbert Koch, Stefan C. B. Mannsfeld, Hans Kleemann, Frank Ortmann and Karl Leo.自然材料在线发布:2021年6月10日
DOI:10.1038 / s41563-021-01025-z
关联:https://万维网。自然。COM /文章/S41563-021-01025-Z.

该研究由德国研究基金会(DFG)资助,部分通过德国卓越战略的卓越电子转换组。

媒体查询:
Karl Leo教授
德累斯顿应用物理和光子材料综合中心
图德累斯顿
电话。+49 351 463-37533
karl.leo@iapp.de.
http:// www。IAPP。

弗兰克·奥尔特曼教授
化学系
Tumünchen.
电话:+49 89 289 13611
Frank.ortmann@tum.de.
https://万维网。部门。Ch。肿瘤。DE /TMS.

媒体联系人

Karl Leo.
TechnischeUniversität德累斯顿

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