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Organic Thin Film Devices: Relaxation Energy Strongly Determined by Laws of Quantum Theory
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The Computational Nanoelectronics Group of cfaed's new Independent Research Group Leader Dr. Frank Ortmann in collaboration with international partners have investigated the polaron relaxation within organic solar cells. Their results indicate a change in paradigm towards considering this quantum effect appropriately. The work was published in the ACS - Journal of the American Chemical Society in January 2017.
Organic electronic devices rely on molecular materials for transporting electrical currents. One of their features is the relaxation of these molecules upon charging. This effect is known as polaron relaxation - a key concept of electron-transfer theory.
The scientists have demonstrated that in organic thin film devices the relaxation energy is strongly determined by laws of quantum theory, which may lead to a drop from its classical value by more than 50%. This work indicates a change in paradigm towards considering this quantum effect appropriately.
Publication: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b12857
K. Vandewal, J. Benduhn, K. S. Schellhammer, T. Vangerven, J. E. Rückert, F. Piersimoni, R. Scholz, O. Zeika, Y. Fan, S. Barlow, D. Neher, S. R. Marder, J. V. Manca, D. Spoltore, G. Cuniberti, and F. Ortmann
"Absorption Tails of Donor: C60 Blends Provide Insight into Thermally Activated Charge-Transfer Processes and Polaron Relaxation"
J. Am. Chem. Soc. 139, 1699 (2017); doi: 10.1021/jacs.6b12857
Deutsche Version
Die Computational Nanoelectronics Group von cfaeds neuem Independent Research Group Leader Dr. Frank Ortmann hat in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern die Polaronverzerrung in organischen Solarzellen untersucht. Sie konnten hierbei erstmals Quanteneigenschaften nachweisen, die diesen Effekt um mehr als 50% unterdrücken. Die Arbeit wurde im Januar 2017 in ACS - Journal der American Chemical Society veröffentlicht.
Bauelemente basierend auf organischer Elektronik haben die Besonderheit, dass beim Stromfluss die zu Grunde liegenden Moleküle schwingen und stark verzerrt werden. Dieser Effekt ist von fundamentaler Bedeutung für den Ladungstransport und für opto-elektronische Eigenschaften und ist unter der Bezeichnung Polaron bekannt.
In Kollaboration mit Kollegen an der TU Dresden und weltweiten Partnern hatte die Gruppe diese Verzerrung in organischen Solarzellen theoretisch und experimentell untersucht und konnte hierbei erstmals Quanteneigenschaften bei Polaronen nachweisen, die diesen Effekt um mehr als 50% unterdrücken.