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.