Project R-8535

Titel

Bulk heterojunctie organische caviteiten voor fotodetectie in het nabij-infrarood - rationele combinaties van nieuwe donor- en acceptormaterialen en verwerking vanuit oplossing met het oog op performante devices

Abstract

Het mengen van organische elektrondonor- en elektronacceptormaterialen leidt tot intermoleculaire ladingstransfertoestanden (charge transfer of CT-toestanden) met extra optische overgangen. In organische zonnecellen spelen deze CT-toestanden een belangrijke rol en limiteren ze het werkingsvoltage. Wegens zijn extreem zwakke natuur blijft directe intermoleculaire CT-absorptie echter vaak onopgemerkt en dit wordt dan ook niet gebruikt voor het genereren van een fotostroom. De verwaarloosbare externe quantumefficiëntie (EQE) in het spectrale gebied van de CT-absorptie kan echter substantieel verhoogd worden via het gebruik van optische caviteiten, hetgeen narrow-band detectie met een significante EQE toelaat en resonantiegolflengten reikend tot in het nabij-infrarood (NIR). De brede spectrale afstemming d.m.v. eenvoudige variatie van de caviteitsdikte maakt deze flexibele en potentieel transparante technologie uiterst geschikt voor goedkope, geïntegreerde (spectroscopische) NIR-fotodetectie. Ondanks het grote potentieel van dit innovatieve concept is er echter nog grensverleggend fundamenteel onderzoek nodig om de device-output te optimaliseren en de fundamentele limieten van deze aanpak bloot te leggen. Een cruciaal aspect hierbij is de nanomorfologie van de gebruikte donor:acceptor blend, die kritisch afhangt van de verwerkingsparameters en het inherent kristallisatie- en menggedrag van de individuele componenten. In dit project worden geoptimaliseerde materiaalcombinaties en geavanceerde blendkarakterisatie gecombineerd met essentiële terugkoppeling vanuit devices om fundamentele structuur-fotodetector relaties te ontrafelen.

Periode

01 januari 2018 - 31 december 2021