研究人员提出了一条通向优质有机热电器件的新途径:在高掺杂浓度下对高有序有机半导体进行高效调制掺杂。
你能想象仅仅用身体的热量给手机充电吗?这听起来可能有点未来感,但热电技术确实可以做到。热电学就是将热能转化为有用的能量,主要爱博体育推荐使用无机材料。
有机半导体由于其机械柔韧性、重量轻、导热系数低等特点,已成为一种很有前途的材料体系,尤其适用于柔性热电应用。高效掺杂产生电荷载流子是热电器件性能的关键。传统的块体掺杂通常在高掺杂浓度下引入无序性,限制了电导率。“在我们的研究中,我们对高度有序的有机薄膜采用了调制掺杂方法,其中掺杂杂质与传导通道分离。通过这种方法,即使在高掺杂密度下,我们也能够实现高效掺杂,而不会影响薄膜中的电荷输运,”第一作者、德累斯顿工业大学应用物理研究所的王淑珍博士解释说。
由Karl Leo教授带领的团队研究了不同晶相调制掺杂的大面积rubrene薄膜晶体中的电荷和热电输运。他们能够证明,即使在高掺杂密度下,当传统的大块掺杂进入储备状态时,调制掺杂也可以实现优越的掺杂效率。调制掺杂的正交rubrene可大大改善热电功率因数。“我们的研究结果表明,调制掺杂与高迁移率的晶体有机半导体薄膜是实现高性能有机热电器件的新策略。调制掺杂技术的主要优点是避免了高度有序的未掺杂窄带隙半导体中的电离杂质散射,从而使载流子浓度和迁移率独立最大化,”王淑仁说,Karl Leo教授补充道:“我们的工作为实现柔性热电器件铺平了新的道路,这种器件允许以优雅和高效的方式直接从热量产生电能。我们相信,我们的工作将激发使用高迁移率有机半导体调制掺杂方法的高性能有机热电器件的进一步研究。”
故事来源:
材料所提供的Technische Universität德累斯顿。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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