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【24h】

Centimetre-scale electron diffusion in photoactive organic heterostructures

机译：光活性有机异质结构中的厘米级电子扩散

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The unique properties of organic semiconductors, such as flexibility and lightness, are increasingly important for information displays, lighting and energy generation. But organics suffer from both static and dynamic disorder, and this can lead to variable-range carrier hopping(1,2), which results in notoriously poor electrical properties, with low electron and hole mobilities and correspondingly short charge-diffusion lengths of less than a micrometre(3,4). Here we demonstrate a photoactive (light-responsive) organic heterostructure comprising a thin fullerene channel sandwiched between an electron-blocking layer and a blended donor: C-70 fullerene heterojunction that generates charges by dissociating excitons. Centimetre-scale diffusion of electrons is observed in the fullerene channel, and this can be fitted with a simple electron diffusion model. Our experiments enable the direct measurement of charge diffusivity in organic semiconductors, which is as high as 0.83 +/- 0.07 square centimetres per second in a C-60 channel at room temperature. The high diffusivity of the fullerene combined with the extraordinarily long charge-recombination time yields diffusion lengths of more than 3.5 centimetres, orders of magnitude larger than expected for an organic system.
机译：有机半导体的独特性能，例如柔韧性和轻便性，对于信息显示，照明和能量产生越来越重要。但是有机物同时受到静态和动态紊乱的影响，这可能导致载流子跳变（1,2），这导致电性能异常差，电子和空穴迁移率低以及相应的短的电荷扩散长度（小于）一微米（3,4）。在这里，我们展示了一种光敏（光响应）有机异质结构，该结构包括夹在电子阻挡层和混合供体之间的薄富勒烯通道：C-70富勒烯异质结，可通过解离激子来产生电荷。在富勒烯通道中观察到电子的厘米级扩散，可以用简单的电子扩散模型进行拟合。我们的实验能够直接测量有机半导体中的电荷扩散率，在室温下C-60通道中的电荷扩散率高达0.83 +/- 0.07平方厘米/秒。富勒烯的高扩散率与异常长的电荷重组时间相结合，产生的扩散长度超过3.5厘米，比有机体系的预期长度大几个数量级。

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