調(diào)制摻雜過程和熱電壓產(chǎn)生示意圖來源：SHU-JENWANG

你能想象僅僅用身體的熱量給你的手機(jī)充電嗎?雖然這聽起來還是很前衛(wèi)，但熱電技術(shù)確實(shí)可以做到。熱電學(xué)主要是利用無機(jī)材料，將熱轉(zhuǎn)化為有用的能量。

有機(jī)半導(dǎo)體由于其機(jī)械靈活性、重量輕和導(dǎo)熱系數(shù)低，成為一種很有前途的材料系統(tǒng)，特別是柔性熱電應(yīng)用。高效摻雜產(chǎn)生載流子是熱電器件性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的體摻雜通常在高摻雜濃度下引入無序，限制了電導(dǎo)率。“在我們的研究中，我們對(duì)高度有序的有機(jī)薄膜采用了調(diào)制摻雜***，其中摻雜雜質(zhì)與傳導(dǎo)通道分離。通過這種***，我們可以在高摻雜密度下實(shí)現(xiàn)高效摻雜，而不會(huì)影響薄膜中的電荷傳輸，”第一作者、德累斯頓工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理研究所的shui-jenWang博士解釋道。

KarlLeo教授的團(tuán)隊(duì)研究了不同晶相的調(diào)制摻雜大面積rubrene薄膜晶體中的電荷和熱電輸運(yùn)。他們能夠證明，即使在高摻雜密度的情況下，調(diào)制摻雜也能實(shí)現(xiàn)卓越的摻雜效率，當(dāng)常規(guī)的散裝摻雜進(jìn)入儲(chǔ)備體系時(shí)。調(diào)制摻雜的正交紅rubrene可以大大提高熱電功率因數(shù)。“我們的結(jié)果表明，調(diào)制摻雜和高遷移率晶體有機(jī)半導(dǎo)體薄膜是實(shí)現(xiàn)高性能有機(jī)熱電的新策略。調(diào)制摻雜技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是避免了在高度有序的無摻雜窄帶隙半導(dǎo)體中電離雜質(zhì)散射，從而使載流子濃度和遷移率獨(dú)立最大化。”“我們的工作為實(shí)現(xiàn)柔性熱電裝置鋪平了道路，這種裝置允許直接以優(yōu)雅和高效的方式從熱量中產(chǎn)生電能。我們相信，我們的工作將激發(fā)使用高遷移率有機(jī)半導(dǎo)體調(diào)制摻雜***的高性能有機(jī)熱電器件的進(jìn)一步工作。”

原始出版物:

WangShu-Jen,MichelPanhans,IliaLashkov,HansKleemann,FedericoCaglieris,DavidBecker-Koch,J?rnVahland,ErjuanGuo,ShiyuHuang,YuliaKrupskaya,YanaVaynzof,BerndBüchner,FrankOrtmann和KarlLeo。“高效調(diào)制摻雜:通向卓越有機(jī)熱電器件之路”，《科學(xué)進(jìn)展》，DOI:10.1126/sciad.abl9264