調制摻雜過程和熱電壓產生示意圖來源：SHU-JENWANG

你能想象僅僅用身體的熱量給你的手機充電嗎?雖然這聽起來還是很前衛，但熱電技術確實可以做到。熱電學主要是利用無機材料，將熱轉化為有用的能量。

有機半導體由于其機械靈活性、重量輕和導熱系數低，成為一種很有前途的材料系統，特別是柔性熱電應用。高效摻雜產生載流子是熱電器件性能的關鍵。傳統的體摻雜通常在高摻雜濃度下引入無序，限制了電導率。“在我們的研究中，我們對高度有序的有機薄膜采用了調制摻雜***，其中摻雜雜質與傳導通道分離。通過這種***，我們可以在高摻雜密度下實現高效摻雜，而不會影響薄膜中的電荷傳輸，”第一作者、德累斯頓工業大學應用物理研究所的shui-jenWang博士解釋道。

KarlLeo教授的團隊研究了不同晶相的調制摻雜大面積rubrene薄膜晶體中的電荷和熱電輸運。他們能夠證明，即使在高摻雜密度的情況下，調制摻雜也能實現卓越的摻雜效率，當常規的散裝摻雜進入儲備體系時。調制摻雜的正交紅rubrene可以大大提高熱電功率因數。“我們的結果表明，調制摻雜和高遷移率晶體有機半導體薄膜是實現高性能有機熱電的新策略。調制摻雜技術的主要優點是避免了在高度有序的無摻雜窄帶隙半導體中電離雜質散射，從而使載流子濃度和遷移率獨立最大化。”“我們的工作為實現柔性熱電裝置鋪平了道路，這種裝置允許直接以優雅和高效的方式從熱量中產生電能。我們相信，我們的工作將激發使用高遷移率有機半導體調制摻雜***的高性能有機熱電器件的進一步工作。”

原始出版物:

WangShu-Jen,MichelPanhans,IliaLashkov,HansKleemann,FedericoCaglieris,DavidBecker-Koch,J?rnVahland,ErjuanGuo,ShiyuHuang,YuliaKrupskaya,YanaVaynzof,BerndBüchner,FrankOrtmann和KarlLeo。“高效調制摻雜:通向卓越有機熱電器件之路”，《科學進展》，DOI:10.1126/sciad.abl9264