Groningers snappen aard efficiëntiebeperkingen in plastic halfgeleiders

Onderzoekers van de Rijks Universiteit Groningen en Georgia Tech denken dat ze een belangrijke prestatiedrempel in plastic leds en zonnecellen kunnen slechten. In Nature Materials beschrijven ze hun inzichten rond ladingsvallen in plastic halfgeleiders, verontreinigingen die de stroom beïnvloeden doordat ze ladingen wegvangen.

In een plastic led worden via een elektrische spanning elektronen geïnjecteerd in een moleculaire orbitaal op een hoger dan normaal energieniveau. Midden in de actieve laag vervallen de elektronen naar hun normale energieniveau. De energie komt dan vrij in de vorm van licht, waarbij de golflengte afhankelijk is van het energieverschil tussen aangeslagen en basisniveau. Ladingsvallen in het materiaal kunnen de aangeslagen elektronen echter afvangen voordat ze vervallen, waardoor ze geen licht uitzenden en de stroom afneemt.

Tot nog toe was de aard van deze ladingsvallen niet precies bekend. De onderzoekers denken daar nu achter te zijn. Bij de vergelijking van ladingsvallen in negen verschillende polymeren bleek dat ze allemaal hetzelfde energieniveau hebben, wat een gezamenlijke oorzaak deed vermoeden. Theoretische berekeningen brachten vervolgens de meest waarschijnlijke kandidaat naar voren voor dit energieniveau: water-zuurstofcomplexen.