Schematisk illustration av moduleringsdopningsprocessen och termisk spänningsgenerering. Kredit:Shu-Jen Wang
Kan du tänka dig att ladda din mobiltelefon genom att helt enkelt använda din kroppsvärme? Det kanske fortfarande låter ganska futuristiskt, men termoelektrik kan göra det. Termoelektrik handlar om att omvandla värme till användbar energi, mestadels med hjälp av oorganiska material.
På grund av sin mekaniska flexibilitet, lätta vikt och låga värmeledningsförmåga har organiska halvledare framstått som ett lovande materialsystem speciellt för flexibla termoelektriska applikationer. Effektiv dopning för att skapa laddningsbärare är nyckeln i termoelektriska enheters prestanda. Konventionell bulkdopning introducerar vanligtvis störningar vid hög dopningskoncentration som begränsar den elektriska konduktiviteten.
"I vår studie använde vi moduleringsdopningsmetoden för högordnade organiska tunna filmer, där dopningsföroreningen separeras från ledningskanalen. Med denna metod kan vi uppnå mycket effektiv dopning även vid höga dopningsdensiteter utan att påverka laddtransport i de tunna filmerna", förklarar första författaren Dr. Shu-Jen Wang från Institutet för tillämpad fysik vid TU Dresden.
Teamet runt Prof. Karl Leo undersökte laddningen och den termoelektriska transporten i moduleringsdopade tunnfilmskristaller med stor area av rubren med olika kristallfaser. De kunde visa att moduleringsdopning gör det möjligt att uppnå överlägsen dopningseffektivitet även för höga dopingdensiteter, när konventionell bulkdopning går in i reservregimen. Modulationsdopad ortorombisk rubren ger mycket förbättrade termoelektriska effektfaktorer.
"Våra resultat visar att moduleringsdopning tillsammans med högrörliga kristallina organiska halvledarfilmer är en ny strategi för att uppnå högpresterande organisk termoelektrik. Den största fördelen med moduleringsdopningstekniken är undvikandet av joniserad föroreningsspridning i det högt ordnade odopade smala bandgapet. halvledare som gör att både bärarkoncentration och mobilitet kan maximeras oberoende", säger Shu-Jen Wang.
Prof. Karl Leo tillägger att deras "arbete banar nya vägar för att uppnå flexibla termoelektriska enheter som gör det möjligt att direkt generera elektrisk kraft från värme på ett elegant sätt och effektivt sätt. Vi tror att vårt arbete kommer att stimulera ytterligare arbete med högpresterande organisk termoelektrisk energi genom att använda moduleringen. dopningsmetod med organiska halvledare med hög rörlighet."
Forskningen publicerades i Science Advances . + Utforska vidare
