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Il fatto è che l’energia di legame degli eccitoni in un materiale è un quarto della sua banda proibita di trasporto, indipendentemente dal materiale.
“È stata rivelata una natura precedentemente imprevista delle energie di legame degli eccitoni nei semiconduttori organici”, ha affermato il professore di ingegneria Hiroyuki Yoshida. “Il nostro studio contribuisce alla comprensione del meccanismo degli eccitoni nei semiconduttori organici. Inoltre, questi concetti non si limitano ai semiconduttori organici, ma possono essere applicati anche a un’ampia gamma di materiali a base molecolare, come i materiali biocorrelati”.
Il team ha misurato le energie di legame degli eccitoni per 42 semiconduttori organici, inclusi 32 materiali per celle solari, sette materiali LED organici e tre composti cristallini di pentacene.
Per calcolare le energie di legame dell’eccitone, i ricercatori hanno calcolato la differenza di energia tra l’eccitone legato e il suo stato di “portatore libero”.
“Mentre il primo è dato dal ‘gap ottico’, legato all’assorbimento e all’emissione della luce, il secondo è dato dal ‘gap di trasporto’, che denota l’energia necessaria per spostare un elettrone dal livello energetico più legato a quello libero più basso. livello di energia”, secondo l’università.
La fotoluminescenza e il fotoassorbimento sperimentali sono stati utilizzati per determinare il gap ottico, mentre il gap di trasporto è stato trovato attraverso la spettroscopia fotoelettronica ultravioletta e la spettroscopia fotoelettronica inversa a bassa energia, “una tecnica sperimentata dal gruppo di ricerca”, ha affermato Chiba.
Le energie di legame degli eccitoni sono state determinate entro 0,1 eV: “I ricercatori ritengono che questo livello di precisione possa aiutare a discutere la natura degli eccitoni dei semiconduttori organici con una sicurezza molto maggiore rispetto agli studi precedenti”, ha aggiunto l’università. “I ricercatori ritengono che questi risultati saranno probabilmente inclusi nei futuri libri di testo”.
L’Università di Chiba ha collaborato con il Centro RIKEN per la scienza della materia emergente e l’Università di Hiroshima.
I risultati sono pubblicati come “Dependence of Exciton Binding Energy on Bandgap of Organic Semiconductors” nel Journal of Physical Chemistry Letters – disponibile integralmente senza pagamento.
Credito immagine: Hiroyuki Yoshida, Università di Chiba
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