Untersuchung der Ordnung konjugierter Polymere und primärer Prozesse der Ladungserzeugung in organischen elektronischen Bauteilen mithilfe der zeitaufgelösten EPR

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Till Biskup
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 300369943

Organische Halbleiter werden vielfältig eingesetzt, von organischen Leuchtdioden (OLEDs) über Transistoren (OFETs) bis hin zu Solarzellen (OSCs). Ihr Vorteil gegenüber herkömmlichen anorganischen Halbleitern liegt in den geringen Kosten und der nahezu grenzenlosen Flexibilität, mit der die verwendeten Moleküle maßgeschneidert werden können. Um effiziente organische Elektronik zu entwickeln, ist es wichtig, die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse, insbesondere Erzeugung, Trennung und Transport der Ladungen, weiter zu untersuchen. Die Morphologie der beteiligten Polymere spielt aufgrund der existierenden starken Struktur-Funktions-Beziehung eine besondere Rolle für die Effizienz organischer elektronischer Bauteile. Elektronenspinresonanz-Spektroskopie (EPR) eignet sich in nahezu idealer Weise für die Untersuchung konjugierter Polymere, die in der organischen Elektronik Anwendung finden, da die meisten durch Lichtanregung erzeugten Zustände paramagnetisch und somit detektierbar sind.Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf der Untersuchung der Morphologie und Ordnung konjugierter Polymere und der lichtinduzierten Primärprozesse in organischen elektronischen Bauteilen mittels zeitaufgelöster EPR-Spektroskopie. Die mikroskopischen Prozesse werden dabei mit der Morphologie der Polymere einerseits und der makroskopischen Effizienz des Bauteils andererseits korreliert. Aufgrund der starken Struktur-Funktions-Beziehung konjugierter Polymere kommt der Kontrolle über die Probenmorphologie große Bedeutung zu. Nur wenn sie mit derjenigen in organischen elektronischen Bauteilen vergleichbar ist, können die spektroskopischen Ergebnisse sinnvoll in Beziehung zu den Kenndaten der Bauteile gesetzt werden.Materialien, die in der organischen Elektronik Verwendung finden, werden systematisch spektroskopisch untersucht - beginnend mit Modellverbindungen sowie Oligo- und Polymeren bis hin zu den tatsächlich eingesetzten Blends aus Donator- und Akzeptormaterialien. Um die Morphologie, mikroskopische Prozesse und die makroskopische Effizienz der Bauteile miteinander in Beziehung zu setzen, wird ein EPR-Aufbau entwickelt werden, der es erlaubt, komplette Bauteile (OFETs, OSCs) zu untersuchen. Die Analyse spinpolarisierter EPR-Spektren wird durch die Entwicklung einer Reihe einfach zu bedienender Simulationsprogramme unterstützt, die die unterschiedlichen auftretenden Szenarien abdecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen