alegi69

Alexander Gillett

Biträdande universitetslektor

Ultrasnabb laserspektroskopi på organiska halvledarmaterial. Wallenberg Academy Fellow 2023

Dr. Alexander Gillett leder en forskargrupp vid Linköpings universitet som fokuserar på ultrasnabb optisk spektroskopi av organiska halvledarmaterial. Han började som biträdande universitetslektor 2024.

Forskning

En halvledare är ett material som kan leda elektricitet bättre än en isolator, t.ex. glas, men leder inte elektricitet lika bra som en ledande metall, som t.ex. koppar. Därför är halvledare ideala material för att kontrollera flödet av elektricitet, och används i nästan alla elektriska apparater vi interagerar med dagligen. Utan halvledare skulle vi inte ha tillgång till mobiltelefoner, TV apparater och datorer. Således är halvledare essentiella för vårt bekväma och moderna liv.

I min forskning söker jag efter grönare halvledarmaterial som kan komplimentera, eller till och med ersätta de kiselbaserade halvledare vi använder dagligen. Jag är speciellt intresserad av material som kan användas för att konvertera mellan elektricitet och ljus, ett forskningsfält som kalls ”optoelektronik”. Det inkluderar applikationer som ljus-emitterande dioder (LEDer) som konverterar elektricitet till ljus, samt solceller som gör det omvända till LEDer, att konvertera ljus till elektricitet. LEDer används idag som pixlar i högkvalitativa telefoner och TV apparater, med starkare och mer livliga färger, samt i energisnåla lampor. Solceller omvandlar solljus till elektricitet och är en viktig del av den gröna energiomställningen som krävs för att minska vårt beroende av fossila bränslen.

En ny typ av halvledarmaterial som har visat sig lovande i optoelektroniska applikationer är organiska halvledare. Organiska halvledare är unika eftersom de består av kol, istället för kisel. Dessa kol-baserade halvledare har flera fördelar jämfört med kisel vilket gör dem attraktiva som mer miljövänliga alternativ. Till exempel kol-baserade halvledare kan tillverkas vid låga temperaturer, ofta under 100 oC, och utan behovet för extrema och allvarligt toxiska kemikalier. Relaterat till optoelektronik så är kol-baserade material relativt enkla att modifiera för att ändra vilken färg som de absorberar och lyser med. Detta låter oss modifiera deras egenskaper med hög precision för ett specifikt användningsområde, t.ex. i LEDer eller solceller.

Absorptionen av ljus sker på mycket korta tidsskalor. Därför krävs en extremt snabb kamera för att upptäcka denna process. För att uppnå detta använder min forskargrupp mycket korta pulser av laserljus, så snabba som en miljondels miljarddels sekund (en femtosekund), som vår "kamera". En så snabb laser gör det möjligt för oss att visualisera vad som händer i ett organiskt halvledarmaterial efter att det interagerar med ljus och bättre förstå processerna som är involverade i omvandlingen av ljus och elektricitet. Vi använder sedan denna kunskap för att hjälpa till att designa bättre organiska halvledarmaterial för fotovoltaiska och LED-applikationer.

Genom att förbättra effektiviteten hos kolbaserade lysdioder och solceller, syftar min forskargrupp till att möjliggöra verkliga tillämpningar för dessa gröna och billiga organiska halvledarmaterial. På så vis, genom att förbättra effektiviteten av hur vi framställer och använder elektricitet, kommer vår forskning ha en direkt koppling till många av vår tids viktigaste frågor, som vår omställning från fossila bränslen och klimatförändringen. Detta kan uppnås genom att utveckla solceller och mer effektiv belysning baserade på organiska halvledare.

Publikationer

2023

Lucy J. F. Hart, Jeannine Gruene, Wei Liu, Tsz-ki Lau, Joel Luke, Yi-Chun Chin, Xinyu Jiang, Huotian Zhang, Daniel J. C. Sowood, Darcy M. L. Unson, Ji-Seon Kim, Xinhui Lu, Yingping Zou, Feng Gao, Andreas Sperlich, Vladimir Dyakonov, Jun Yuan, Alexander J. Gillett (2023) Understanding the Role of Triplet-Triplet Annihilation in Non-Fullerene Acceptor Organic Solar Cells Advanced Energy Materials, Vol. 13, Artikel 2301357 (Artikel i tidskrift) Vidare till DOI

2021

Alexander J. Gillett, Claire Tonnele, Giacomo Londi, Gaetano Ricci, Manon Catherin, Darcy M. L. Unson, David Casanova, Frederic Castet, Yoann Olivier, Weimin Chen, Elena Zaborova, Emrys W. Evans, Bluebell H. Drummond, Patrick J. Conaghan, Lin-Song Cui, Neil C. Greenham, Yuttapoom Puttisong, Frederic Fages, David Beljonne, Richard H. Friend (2021) Spontaneous exciton dissociation enables spin state interconversion in delayed fluorescence organic semiconductors Nature Communications, Vol. 12, Artikel 6640 (Artikel i tidskrift) Vidare till DOI
Alexander J. Gillett, Alberto Privitera, Rishat Dilmurat, Akchheta Karki, Deping Qian, Anton Pershin, Giacomo Londi, William K. Myers, Jaewon Lee, Jun Yuan, Seo-Jin Ko, Moritz K. Riede, Feng Gao, Guillermo C. Bazan, Akshay Rao, Thuc-Quyen Nguyen, David Beljonne, Richard H. Friend (2021) The role of charge recombination to triplet excitons in organic solar cells Nature, Vol. 597, s. 666-+ (Artikel i tidskrift) Vidare till DOI

Forskning

Nyheter