Dresden – Forscher der Technischen Universität Dresden (TU Dresden) haben mit sogenannter Modulationsdotierung, anders als bei konventioneller Volumendotierung, selbst bei hohen Dotierdichten stärkere Dotiereffizienzen erzielt. Was sperrig klingt, könnte künftig die Grundlage für das Aufladen mobiler Endgeräte wie Smartphones mittels Körperwärme sein. Details wurden in «Science Advances» publiziert.
Hocheffiziente Dotierung
«In unserer Studie haben wir den Ansatz der Modulationsdotierung für hochgeordnete organische Dünnschichten angewandt, bei dem die Dotierstoffverunreinigung vom Leitungskanal getrennt ist. Mit dieser Methode können wir eine hocheffiziente Dotierung auch bei hohen Dotierdichten erreichen, ohne den Ladungstransport in den Dünnschichten zu beeinflussen», so Erstautor Shu-Jen Wang.
Aufgrund ihrer mechanischen Flexibilität, ihres geringen Gewichts und ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit haben sich organische Halbleiter als vielversprechendes Materialsystem insbesondere für flexible thermoelektrische Anwendungen erwiesen. Effiziente Dotierung zur Erzeugung von Ladungsträgern ist der Schlüssel zu leistungsstarken organischen thermoelektrischen Bauelementen. Herkömmliche Volumendotierung führt bei einer hohen Dotierungskonzentration zu Störungen, die die elektrische Leitfähigkeit einschränken.
Leistungsfähige Halbleiter
«Die Modulationsdotierung stellt in Verbindung mit hochbeweglichen kristallinen organischen Halbleiterfilmen eine neuartige Strategie zur Erzielung leistungsstarker organischer Thermoelektrika dar. Der Hauptvorteil ist die Vermeidung der Streuung ionisierter Verunreinigungen in dem hochgeordneten undotierten Halbleiter mit schmaler Bandlücke, wodurch sowohl die Ladungsträgerkonzentration als auch die Mobilität unabhängig voneinander maximiert werden können», sagt Wang. (pte/mc/ps)