Ilustración esquemática del proceso de dopaje de modulación y generación de voltaje térmico. Crédito:Shu-Jen Wang
¿Te imaginas cargar tu teléfono móvil simplemente usando el calor de tu cuerpo? Todavía puede sonar bastante futurista, pero la termoeléctrica puede hacerlo. La termoeléctrica se trata de transformar el calor en energía útil, principalmente utilizando materiales inorgánicos.
Debido a su flexibilidad mecánica, peso ligero y baja conductividad térmica, los semiconductores orgánicos se han convertido en un sistema de materiales prometedor, especialmente para aplicaciones termoeléctricas flexibles. El dopaje eficiente para la creación de portadores de carga es la clave en el rendimiento del dispositivo termoeléctrico. El dopaje a granel convencional generalmente introduce desorden a una alta concentración de dopaje que limita la conductividad eléctrica.
"En nuestro estudio, empleamos el enfoque de dopaje de modulación para películas delgadas orgánicas altamente ordenadas, donde la impureza del dopante se separa del canal de conducción. Con este método, podemos lograr un dopaje altamente eficiente incluso a altas densidades de dopaje sin influir en el transporte de carga en las películas delgadas", explica el primer autor, el Dr. Shu-Jen Wang, del Instituto de Física Aplicada de TU Dresden.
El equipo del profesor Karl Leo investigó la carga y el transporte termoeléctrico en cristales de película fina de rubreno de gran superficie dopados con modulación con diferentes fases cristalinas. Pudieron demostrar que el dopaje de modulación permite lograr eficiencias de dopaje superiores incluso para altas densidades de dopaje, cuando el dopaje masivo convencional entra en el régimen de reserva. El rubreno ortorrómbico dopado con modulación logra factores de potencia termoeléctrica muy mejorados.
"Nuestros resultados muestran que el dopaje de modulación junto con películas semiconductoras orgánicas cristalinas de alta movilidad es una estrategia novedosa para lograr termoeléctricos orgánicos de alto rendimiento. La principal ventaja de la técnica de dopaje de modulación es evitar la dispersión de impurezas ionizadas en la estrecha banda prohibida no dopada altamente ordenada. semiconductor que permite maximizar de forma independiente la concentración de portadores y la movilidad", afirma Shu-Jen Wang.
El Prof. Karl Leo agrega que su "trabajo allana nuevas formas de lograr dispositivos termoeléctricos flexibles que permitan generar directamente energía eléctrica a partir del calor de una manera elegante y eficiente. Creemos que nuestro trabajo estimulará más trabajos sobre termoeléctricos orgánicos de alto rendimiento utilizando la modulación enfoque de dopaje con semiconductores orgánicos de alta movilidad".
La investigación fue publicada en Science Advances . Una estrategia para modular de forma remota el dopaje de transistores 2D
