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Sustainable light-emitting devices through control of dynamic doping

Description du projet

Une nouvelle technologie durable d’émission de lumière par contrôle du dopage dynamique

L’éclairage artificiel est crucial dans la société moderne, et les LED et OLED jouent un rôle clé. Cependant, leur production consomme des quantités importantes de matières premières et d’énergie, et leur recyclage demeure complexe. La cellule électrochimique électroluminescente (LEC) constitue une alternative prometteuse et durable grâce à sa fabrication par impression sans CRM économe en énergie, mais ses performances d’émission sont pour l’instant insuffisantes. Pour des LEC plus efficaces et plus durables, il est essentiel de supprimer l’extinction des excitons par les dopants proches dans la région de la jonction p-n. Le projet InnovaLEC, financé par le CER, entend développer des moyens de contrôle de la structure de dopage de la jonction p-n formée in-situ et permettre une émission efficace de LEC grâce à un réglage ultérieur de cette structure de dopage. Cette approche ouvre une nouvelle voie vers des LEC à haut rendement sans recourir à des processus énergivores ou à des matériaux toxiques.

Objectif

Artificial illumination is fundamental and ubiquitous in modern society, and the cuArtificial illumination is fundamental and ubiquitous in modern society, and the current large-scale commercialization of more efficient and practical technologies, in the form of LEDs and OLEDs, is therefore important. This development is not only resulting in improved luminaires and displays, but also paving the way for a wide range of applications in, e.g. medtech, security, and communication. However, a growing concern is related to that the fabrication of LEDs and OLEDs consumes large amounts of critical raw materials (CRMs) and energy, and that their recycling is poorly developed and difficult.

A novel illumination technology, the light-emitting electrochemical cell (LEC), is in this context interesting, and we and others have recently developed concepts for its material- and energy-efficient and CRM-free printing fabrication and its delivery of efficient emission (although not yet on par with LED/OLED). These combined achievements now pave the way for a timely and important challenge: can the LEC become the first emissive technology that is truly sustainable through its entire lifecycle?

We boldly argue that this vision can turn true if we can take control of the defining LEC feature, viz. the dynamic formation of a p-n junction by electrochemical doping. It was recently shown that current LECs suffer from severe quenching of the excitons (the photon precursors formed in the p-n junction) by too-nearby dopants, and we here introduce new insights and methodologies that address this setback through rational design and careful development of new materials. A key task is to tune the mobility of the electronic charge carriers and excitons, through guidelines established by modeling, for the attainment of a sharp p-n junction boundary. We emphasize that our proposed path to high-efficiency LECs does not depend on energy-intense processes or the use of toxic or CRM-based materials.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UMEA UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 2 500 000,00
Adresse
UNIVERSITETOMRADET
901 87 UMEA
Suède
Région
Östra Sverige Stockholm Stockholms län
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 500 000,00

Bénéficiaires (1)