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Licht ermöglicht „unmögliches“ n-Dotieren von organischen Halbleitern

Einsatzbereiche in Leuchtdioden oder Solarzellen

Organische Halbleiter mit negativen Ladungen zu dotieren, ist besonders schwierig. Nun hat ein deutsch-amerikanisches Forschungsteam zu einem Trick gegriffen: Im ersten Schritt koppelten sie die empfindlichen Ladungsspender-Moleküle (n-Dotanden) paarweise zu Dimeren, die viel stabiler sind. Diese Dimere ließen sich in organische Halbleiter einbringen, trugen allerdings nicht zur Leitfähigkeit bei. Das veränderte sich nach einer kurzen Bestrahlung mit Licht. Das Team zeigte, dass Licht in einem mehrstufigen Prozess die Dimere wieder in einzelne n-Dotanden-Moleküle zerlegt. Dadurch erhöhte sich die Leitfähigkeit des organischen Halbleiters um den Faktor hunderttausend. Die Ergebnisse wurden nun in Nature Materials publiziert.

Light facilitates “impossible“ n-doping of organic semiconductors

Applications as light-emitting diodes and solar cells

Doping organic semiconductors with negative charges is especially difficult. Now a German-American research team has applied a trick: as a first step, they transformed the fragile charge-donor molecules (the n-dopants) into dimers (a coupled pair) that are far more stable. These dimers can be introduced into organic semiconductors, but they do not contribute to the conductivity right away. However, short exposure to light changes that. The team showed that light breaks the dimers into the individual n-dopant molecules again through a multi-stage, irreversible chemical process, increasing the conductivity of the organic semiconductor by a factor of 100,000. The findings have now been published in Nature Materials.