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Sustainable light-emitting devices through control of dynamic doping

Descrizione del progetto

Una nuova tecnologia sostenibile per l’emissione di luce attraverso il controllo del drogaggio dinamico

L’illuminazione artificiale è essenziale nella società moderna e i LED e gli OLED svolgono un ruolo fondamentale in tal senso; ciononostante, la loro produzione consuma quantità significative di materie prime critiche (MPC) e di energia e il loro riciclaggio è tuttora impegnativo. Sebbene la cella elettrochimica a emissione di luce (LEC) presenti un’alternativa promettente e sostenibile grazie alla sua produzione di stampa priva di MPC ad alta efficienza energetica, attualmente offre prestazioni di emissione non soddisfacenti. Per rendere i LEC più efficienti e sostenibili, risulta fondamentale sopprimere il quenching degli eccitoni da parte di droganti vicini nella regione della giunzione p-n. Il progetto InnovaLEC, finanziato dal CER, si prefigge di sviluppare mezzi per il controllo della struttura di drogaggio della giunzione p-n formata in situ e, attraverso la successiva regolazione di questa struttura di drogaggio, di consentire lo sviluppo di LEC che garantiscano un’emissione efficiente. L’approccio adottato dal progetto presenta un percorso innovativo per ottenere LEC ad alta efficienza senza ricorrere a processi ad alta intensità energetica o a materiali tossici.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-ADG

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Istituzione ospitante

UMEA UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 2 500 000,00
Indirizzo
UNIVERSITETOMRADET
901 87 UMEA
Svezia
Regione
Östra Sverige Stockholm Stockholms län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 500 000,00

Beneficiari (1)