Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Pinpointing the Dynamic p-i-n Junction
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.ORCID-id: 0000-0003-1256-149x
Department of Materials Science, University of Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki, Japan.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.ORCID-id: 0000-0002-9541-7479
Visa övriga samt affilieringar
2025 (Engelska)Ingår i: PRX Energy, E-ISSN 2768-5608, Vol. 4, nr 3, artikel-id 033015Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

The p-i-n junction structure that develops dynamically under an applied bias via electrochemical doping (ECD) is of key importance for the performance of light-emitting electrochemical cells (LECs). While the complex electronic and ionic processes that govern its transient formation have been extensively studied by both experiments and drift-diffusion modeling, less attention has been given to the steady-state junction as a function of voltage. Here we study the formed p-i-n structure of a polymer LEC at the steady state by measuring and analyzing its most distinctive feature: the current density-voltage-luminance characteristics. Unexpectedly, we find that the effective conductance of the p-i-n structure exhibits a positive correlation with the applied bias, a behavior not predicted by existing LEC drift-diffusion models. We attribute this discrepancy to the assumption in these models of a constant density of mobile ions. Hence, we present a modified model in which the ECD level - represented by the number of ions with which the organic semiconductor is doped - scales with the applied voltage, implying a voltage-dependent doping efficiency. We validate this hypothesis using electron spin resonance spectroscopy and drift-diffusion modeling, while additionally establishing that only a small fraction of the available ions in our system, which increases from 1% to 3% with increasing bias, contributes to the ECD and is necessary for efficient LEC operation. These findings not only provide fundamental insights into the operational mechanism of LECs but also have direct implications for the broader organic mixed ionic and electronic conductor community.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
American Physical Society, 2025. Vol. 4, nr 3, artikel-id 033015
Nationell ämneskategori
Annan fysik Den kondenserade materiens fysik Statistik, fysik och komplexa system
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-246978DOI: 10.1103/2vyr-4yp3Scopus ID: 2-s2.0-105022637956OAI: oai:DiVA.org:umu-246978DiVA, id: diva2:2019256
Tillgänglig från: 2025-12-05 Skapad: 2025-12-05 Senast uppdaterad: 2025-12-05Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(3196 kB)33 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 3196 kBChecksumma SHA-512
b7025856e45d05f70d2676223454b07253c712a852987053687d3aa2f3e8d45be9becc937e66602038685f9fa0bb7fe04abba1884cf20c0f170f0f42a0be5847
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Ràfols-Ribé, JoanKirch, AntonZhang, XiaoyingLarsen, ChristianEdman, Ludvig

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Ràfols-Ribé, JoanKirch, AntonZhang, XiaoyingLarsen, ChristianEdman, Ludvig
Av organisationen
Institutionen för fysik
Annan fysikDen kondenserade materiens fysikStatistik, fysik och komplexa system

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 246 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf