Project R-10781

FWO reiskrediet voor deelname conference in het buitenland aan '2019 MRS Fall Meeting & Exhibit' Boston USA 01-06/12/2019 (Onderzoek)

In 2015 werd binnen de groep een nieuw onderzoeksveld opgestart, namelijk organischanorganische hybride perovskieten voor gebruik als halfgeleiders voor dunne-film elektronische apparaten. Na een jaar verkennend onderzoek om kennis te maken met het veld, hebben we besloten om ons te concentreren op laag-dimensionale hybride perovskieten waarin grotere geconjugeerde chromoforen die mogelijk als halfgeleiders fungeren, worden opgenomen door zelfassemblage met behulp van de anorganische structuur als sjabloon. Op deze manier kunnen de organische chromoforen die zijn opgesloten tussen de vellen van de anorganische laag, een organisatie aannemen voor de organische chromoforen die lijken op de orde die wordt waargenomen in één-kristal. Het aantal anorganische platen kan eenvoudig worden afgestemd door de stoichiometrie van de organische kleine en grote bouwstenen te veranderen. Op deze manier kan een vloeiende overgang van elektro-optische eigenschappen van het anorganische deel worden bereikt van beperkte 2D-structuren naar sterk gedelokaliseerde quasi-3Dstructuren. We hebben dit concept niet alleen uitgebreid tot organische chromoforen, maar ook tot organische ladingoverdrachtcomplexen. Voor al deze concepten zijn de afgelopen jaren proof-of-concepts geleverd. Dit zijn concepten die respectievelijk beperkt worden onderzocht of totaal nieuw zijn. De potentiële waarde van de onderzoeksresultaten is hoog voor dunne-film elektronica of zelfs opto-elektronica, gezien de veelzijdigheid van het concept en de grote variatie in bouwstenen die gebruikt kunnen worden. Het is eigenlijk een poging om de wereld van anorganische perovskiethalfgeleiders te laten samensmelten met de wereld van organische halfgeleiders en gezien de nieuwigheid is de impact voor toekomstige technologische ontwikkelingen groot. Het nieuwe concept dat zal worden gepresenteerd, maakt het mogelijk om een grote variatie aan in wezen 2D gelaagde structuren te creëren met behulp van grotere organische bouwstenen. Zo leidt het gebruik van carbazoolammoniumzouten in 2D hybride perovskieten tot materialen voor zonnecellen met verbeterde fotogeleiding en een sterkere weerstand tegen vochtopwekkende zonnecellen met sterk verbeterde stabiliteit in vergelijking met het referentie 3D MAPI perovskiet materiaal [1]. Ook is het gebruik van pyreen-ammoniumzouten onderzocht om 2D hybride perovskieten te synthetiseren. Overgangen tussen 1D- en 2D-structuren werden waargenomen door specifieke modificatie van de stoichiometrie van de componenten en ook in functie van temperatuur. Er is een gedetailleerde analyse van de stabiliteit onder thermische stress gerapporteerd [2]. In combinatie met de introductie van extra secundaire interacties in de organische laag wordt een materiaal verkregen met een uitzonderlijk lage bandafstand, slechts 1 eV. Dit werd gerealiseerd door sterke elektronenacceptormoleculen (bijv.TCNQ en TCNB) in de organische laag te intercaleren. De pyreenchromofoor die als donor fungeert samen met TCNQ of TCNB leidt tot de vorming van een organisch ladingoverdrachtscomplex tussen de anorganische vellen. Eveneens werd de vorming van 1D- en 2D-structuren waargenomen afhankelijk van de verwerkingsomstandigheden [3, 4]. In het meest recente werk onderzoeken we monoverankerde oligo-thiofeen ammoniumzouten als bouwstenen voor laag-dimensionale hybride perovskieten. Als conclusie kan gesteld worden dat een nieuwe groep van echt organisch-anorganische hybride materialen onthuld werden met mogelijk nieuwe toepassingen voor dunne-filmelektronica.

01 december 2019 - 06 december 2019