Description du projet
Un espace de conception des semi-conducteurs radicalement différent
Pendant près de sept décennies, la technologie des semi-conducteurs inorganiques, essentiellement à base de silicium, a alimenté l’innovation électronique. Cependant, les semi-conducteurs organiques présentent de nombreux avantages: ils sont légers, flexibles, exploitables en solution (ce qui signifie qu’ils peuvent être fabriqués par impression 3D), et ils apportent la richesse de la chimie organique et la capacité d’affinage. Des semi-conducteurs organiques à base de radicaux (ROSC), basés sur des molécules dites radicales avec des électrons de valence non appariés, ont récemment été identifiés et éliminent certains obstacles clés auxquels sont confrontés les semi-conducteurs organiques conventionnels. Ils ouvrent la porte à un espace de fonctionnement et de conception des semi-conducteurs entièrement nouveau. Le financement par l’UE du projet SCORS et l’équipe qui a identifié les ROSC devrait aboutir à de nouveaux ROSC à haute performance et à leur démonstration dans des dispositifs photovoltaïques organiques et des dispositifs spintroniques novateurs.
Objectif
SCORS will deliver a paradigm change for organic semiconductor science and technology by exploring and developing the electronic and optical properties of radical (spin ½)-based organic semiconductors (ROSCs). The proposer has recently discovered these can show very efficient photoluminescence and can support efficient organic light emitting diodes (OLED) operation within the spin doublet manifold. SCORS will comprise five key themes:
1) Develop and synthesize new structures for ROSCs to control emission colour and efficiency, explore fundamental mechanisms for high luminescence yield, and search for optical gain. Targets: efficient red and IR emitters out to 1µm; optically driven cw-lasing.
2) Establish the use of doublet excited states for their spin-allowed interconversion with both singlet and triplet excitations in OLED structures. Target: New OLED designs that use fast luminescence ROSCs materials in OLEDs with conventional singlet/triplet semiconductors such as TADFs, with high efficiencies (EQE>25% at high brightness (1000 cd/m2).
3) Develop IR-emitting ROSCs that energy-match triplet excitons formed in singlet exciton fission systems. Targets: doublet systems as optical emitters for singlet fission based down-conversion to improve photovoltaic efficiency. Search for direct singlet to triplet-doublet pair fission.
4) Use of ROSCs in Organic Photovoltaics (OPVs) to provide light absorbers that are designed to have no lower-energy (and therefore quenching) excitations. New materials designs to delocalize electron and hole wavefunctions will be developed. Target: a paradigm shift for OPVs - high luminescence efficiencies enabling high open circuit voltage, with non-radiative recombination voltage loss < 100 meV.
5) Explore the control the ground state spin polarisation in ROSCs. Targets: realisation of new spintronic devices, using spin injection and new detection schemes.
Champ scientifique
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsspintronicsmolecular spintronics
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesphysical sciencesmolecular and chemical physics
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyphotovoltaic
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
CB2 1TN Cambridge
Royaume-Uni