Descrizione del progetto
Uno spazio di progettazione dei semiconduttori radicalmente diverso
Da almeno sette decenni la tecnologia dei semiconduttori alimenta l’innovazione nel campo dell’elettronica basandosi ampiamente sul silicio e su materiali inorganici. Ciononostante, i semiconduttori organici offrono numerosi vantaggi: sono leggeri, flessibili, processabili in soluzione (il che significa che possono essere realizzati mediante stampa 3D) e apportano la ricchezza della chimica organica, nonché benefici in termini di adattabilità. Recentemente è stato scoperto che i semiconduttori organici basati su radicali (ROSCs, radical-based organic semiconductors), che si basano sulle cosiddette molecole radicali con elettroni di valenza disaccoppiati, sono in grado di eliminare alcune delle principali barriere che ostacolano i semiconduttori organici convenzionali. Essi aprono la strada a uno spazio operativo e di progettazione completamente nuovo per i semiconduttori. I finanziamenti dell’UE assegnati al progetto SCORS e al team che ha individuato i ROSCs dovrebbero consentire di realizzare nuovi ROSCs ad alte prestazioni e di dimostrarli in dispositivi fotovoltaici organici e in nuovi dispositivi di spintronica.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
- 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
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
CB2 1TN Cambridge
Regno Unito