Kristallines Dünnschichtwachstum in anisotropen Mischungen: ein übergreifender Zugang mittels Experiment, Theorie und Simulation

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Oettel; Professor Dr. Frank Schreiber
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271660218

Mittels eines kombinierten experimentellen, theoretischen undsimulationsbasierten Zugangs werden wir das Wachstum dünnerSchichten auf Substraten in Mischungen anisotroper Teilchenuntersuchen. Ein erstes zentrales Ziel ist das Verständnisder Physikdes Übergangs zwischen Wachstum nahe am Gleichgewicht undkinetisch determiniertem Wachstum mittels der Analyse geeignetervergröberter Modelle, die durch verschiedene theoretische undsimulationsbasierte Methoden auf unterschiedlichen Längen- undZeitskalen untersucht werden sollen. Erkenntnisse und Resultateaus diesen Untersuchungen sollen auf die experimentellen Systeme(zweikomponentige Mischungen organischer Halbleiter aufverschiedenen Substraten, die sich in ihrer attraktivenWechselwirkung mit den organischen Molekülen unterscheiden)angewandt werden. Diese experimentellen Systeme sindin Bezug auf Anwendungen im Bereich der organischen Elektronikrelevant. Wir zielen auf ein Verständnis des Wachstums in diesen Systemenim Kontext ihrer Oberflächenthermodynamik und -phasendiagramme.Die Oberflächenphasendiagramme werden ein zentrales Resultat dertheoretischen und simulationsbasierten Zugänge sein.Das zweite zentrale Ziel besteht in der Kontrolle überStrukturen während des anisotropen Filmwachstums durch Variationder Substrattemperatur und des Wachstumsratenprotokolls.Diese Kontrolle wiederum soll aus dem Verständnis des Einflussesder Bulk- und Oberflächenthermodynamik der anisotropen Materialienerwachsen.Die Untersuchungsmethoden in diesem Antrag sind:(i) klassische Dichtefunktionaltheorie auf Basis der Fundamentalmaßtheorieals ideales Werkzeug für die Bestimmung von Bulk- und Oberflächenthermodynamikin vergröberten Modellen anisotroper Mischungen,(ii) Gitter- und Kontinuumssimulationen zur Bestimmung vonPhasendiagrammen und der Einbeziehung unterschiedlicher Zeit- und Längenskalen,(iii) oberflächensensitive Echtzeit-Streutechniken (Röntgenreflektometrie,Röntgenbeugung unter streifendem Einfall/diffuse Streuung) kombiniertmit Rasterkraftmikroskopie nach Wachstumsende zur Charakteriserung dergewachsenen Strukturen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf demineinandergreifenden Zugang: mittels Theorie und Kontinuumssimulationenwerden Phasendiagramme und Parameter für vergröbertereGittersimulationen (Kinetisches Monte Carlo) bestimmt, und Experimentewerden unter Bedingungen in der Nähe von entsprechend bestimmtenOberflächenphasenübergängen durchgeführt. Dadurch erwarten wir,ein umfassendes Bild für das Wachstum in solchen Systemen zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Luxemburg
• Partnerorganisation: Fonds National de la Recherche
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Tanja Schilling