Ordnung und Ladungsträgerbeweglichkeit in organischen Filmen

In der letzten vierzig Jahren bildeten hauptsächlich anorganische Halbleiter wie Silizium und Galliumarsenid die Basis der Mikroelektronik. Jedoch, aufgrund der vielversprechenden Möglichkeiten für den Device-Anwendungen, gibt es zur Zeit wachsende Anstrengungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik am Schnittpunkt organischer Chemie, Festkörperphysik, Materialwissenschaften und Bauelementephysik, die auf diesem Gebiet eine Art Revolution auslösten. Resultierend daraus, schließt heute die Liste der organischen optoelektronischen Bauelementen Photodioden, Solarzellen, Leuchtdioden, Laser, und organische integrierte Schaltungen mit ein. Spricht man sogar darüber als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Motiviert durch das hohe Anwendungspotential dieser Materialien, beschäftigt sich ein wesentlicher Teil der heutigen Forschung auf diesem Gebiet mit dem Wachstum von kristallinen, geordneten dünnen Filmen aus kleinen Molekülen. Das Ziel dieses Projektes ist, die Transporteigenschaften der hoch geordneten Dünnfilmen aus kleinen Molekülen mittels elektrischer und photoelektrischer Charakterisierung zu forschen, um diese für weitere praktische Anwendungen in organischen opto-elektronischen Bauelementen anzupassen. Die durch elektisches Feld induzierten Ladungsträger werden in der Dunkelheit mittels standard Feld-Effekt Transistor Messungen als Funktion der Temperatur charakterisiert. Danach werden die Ladungsträger untersucht, die in solchen Baulementen mit Lichtbestrahlung erzeugt werden. Das Verhältniss zwischen der Struktur/Morphologie der organischen Schicht und die Ladungsträgerbeweglichkeit soll untersucht werden.

Während unseres Cluster-Projektes, unser Teilbereich konzentrierte sich auf die Effekte von Ordnungsphänomenen auf die Ladungsträgermobilität in organischen Feldeffekttransistoren und Dünnschichtbauelementen. Unsere Studien ergaben folgende Resultate: a.) Die Ladungsträgermobilität in organischen Feldeffekttransistoren (OFET) und organischen Solarzellen ist eine empfindliche Funktion von organischen Dünnschichtnanomorphologie. b.) Die Ladungsträgermobilität in OFETs ist eine kritische Funktion von der Grenzschicht zu der organischen Isolator in diesen Bauelementen. Diese Grenzschicht entscheidet sogar über den ambipolaren Charakter eines OFETs. c.) Die Ladungsträgermobilität in OFETs ist viel höher, wenn die Kristallinität und Fernordnung in den ersten Nanometern in der Nähe der Grenzschicht zwischen organischen Isolator zu organischen Halbleiter ist höher. Die Hot Wall Epitaxy (HWE) bringt organische Dünnschichten mit viel höheren Kristallinität, die ihrerseits Rekordmobilitäten in OFETs hervorgebracht hat.