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Analyzing Electronic Excitations and Exciton Binding Energies in Y6 Films

Titelangaben

Javaid Akram, Sahar ; Meißner, Sophie ; Kümmel, Stephan:
Analyzing Electronic Excitations and Exciton Binding Energies in Y6 Films.
In: Advanced Functional Materials. (2025) . - 2419236.
ISSN 1616-3028
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202419236

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Solar Technologies go Hybrid (SolTech)
Ohne Angabe
SFB 1585: Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen
492723217
Linux-Cluster zum wissenschaftlichen Hochleistungsrechnen
422127126
Open Access Publizieren
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst
Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The Y6 molecule is one of the most promising non-fullerene acceptors. Based on first-principles calculations, this paper analyzes how the separation of an electronic excitation into electron and hole densities is influenced by the interaction between different Y6 molecules. By calculating the optical and the fundamental gaps of ensembles of Y6 molecules that realistically represent a film, their corresponding exciton binding energies are obtained. The combination of range separation, optimal tuning, and dielectric screening endows the presented density functional theory calculations with predictive power. The calculations reveal that the electronic excitations, characterized as electron–hole pairs via their natural transition orbitals, spread across multiple Y6 molecules. A distinct decrease in the exciton binding energy is correlated to a notable charge separation, and the exciton binding energy saturates in ensembles of six to seven Y6 molecules at ≈0.25 electronvolt (eV). These findings contribute to explaining the efficient charge separation in films of Y6. They also give a guideline for the number of molecules that theoretical models should take into account when they aim at a realistic description of charge separation.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik IV
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik IV > Lehrstuhl Theoretische Physik IV - Univ.-Prof. Dr. Stephan Kümmel
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 1585 - MultiTrans – Structured functional materials for multiple transport in nanoscale confinements
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 26 Feb 2025 08:32
Letzte Änderung: 30 Jan 2026 10:53
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/92546