DFG-Sachbeihilfe: Grundlagen des molekularen Dotierens organischer Halbleiter (FoMEDOS)


Unsere heutige Informationsgesellschaft basiert auf der Fähigkeit, anorganische Halbleiter wie etwa Silizium kontrolliert zu dotieren und damit deren elektrische Eigenschaften gezielt an anwendungsspezifische Anforderungen anzupassen. Für viele opto-elektronische Anwendungen haben sich allerdings organische Halbleiter als bessere Alternative herauskristallisiert, insbesondere weil deren optische Bandlücke leicht durch chemische Modifikation angepasst werden kann und weil sich diese kostengünstig und großflächig auf flexible Trägermaterialien aufbringen lassen. Auch für diese Materialklasse wurden bereits Verbesserungen etwa von organischen Leuchtdioden oder Solarzellen durch Dotierung mit geeigneten molekularen Dotanden demonstriert. Allerdings stellen sich die dabei erreichbaren Dotiereffizienzen als unerwartet gering heraus, was die Tatsache unterstreicht, dass die zugrundeliegenden Prozesse weit weniger verstanden sind. Dies zeigt sich insbesondere darin, dass zwei wichtige Klassen organischer Halbleiter – kleine, konjugierte Moleküle und konjugierte Polymere – bei Dotierung grundlegend unterschiedliches Verhalten aufweisen, wofür bis heute keine zufriedenstellende Erklärung vorgeschlagen werden konnte. Im Rahmen des gegenwärtigen Projektes soll dieses zentrale Problem gelöst werden, um eine wissensbasierte Verbesserung bestehender organischer opto-elektronischer Bauteile ebenso zu ermöglichen wie die Realisierung neuartiger Funktionalität.
Unsere heutige Informationsgesellschaft basiert auf der Fähigkeit, anorganische Halbleiter wie etwa Silizium kontrolliert zu dotieren und damit deren elektrische Eigenschaften gezielt an anwendungsspezifische Anforderungen anzupassen. Für viele opto-elektronische Anwendungen haben sich allerdings organische Halbleiter als bessere Alternative herauskristallisiert, insbesondere weil deren optische Bandlücke leicht durch chemische Modifikation angepasst werden kann und weil sich diese kostengünstig und großflächig auf flexible Trägermaterialien aufbringen lassen. Auch für diese Materialklasse wurden bereits Verbesserungen etwa von organischen Leuchtdioden oder Solarzellen durch Dotierung mit geeigneten molekularen Dotanden demonstriert. Allerdings stellen sich die dabei erreichbaren Dotiereffizienzen als unerwartet gering heraus, was die Tatsache unterstreicht, dass die zugrundeliegenden Prozesse weit weniger verstanden sind. Dies zeigt sich insbesondere darin, dass zwei wichtige Klassen organischer Halbleiter – kleine, konjugierte Moleküle und konjugierte Polymere – bei Dotierung grundlegend unterschiedliches Verhalten aufweisen, wofür bis heute keine zufriedenstellende Erklärung vorgeschlagen werden konnte. Im Rahmen des gegenwärtigen Projektes soll dieses zentrale Problem gelöst werden, um eine wissensbasierte Verbesserung bestehender organischer opto-elektronischer Bauteile ebenso zu ermöglichen wie die Realisierung neuartiger Funktionalität.


Projektleitung
Koch, Norbert Prof. Dr. techn. (Details) (Struktur, Dynamik und elektron. Eigenschaften molekul. Systeme)

Beteiligte Organisationseinheiten der HU

Laufzeit
Projektstart: 03/2016
Projektende: 10/2019

Forschungsbereiche
Experimentelle Physik der kondensierten Materie, Experimentelle und Theoretische Polymerphysik, Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen

Forschungsfelder
Experimentelle Physik, kondensierte Materie

Publikationen
A. E. Mansour, D. Lungwitz, T. Schultz, M. Arvind, A.M. Valencia, C. Cocchi, A. Opitz, D. Neher, N. Koch
The optical signatures of molecular-doping induced polarons in poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl): individual polymer chains versus aggregates
J. Mater. Chem. C 8 (2020). DOI: 10.1039/C9TC06509A

B. Wegner, L. Grubert, C. Dennis, A. Opitz, A. Röttger, Y. Zhang, S. Barlow, S.R. Marder, S. Hecht, K. Muellen, N. Koch
Predicting the yield of ion pair formation in molecular electrical doping: redox-potentials versus ionization energy / electron affinity
J. Mater. Chem. C 7 (2019) 13839. DOI: 10.1039/C9TC04500G

H. Hase, K. O'Neill, J. Frisch, A. Opitz, N. Koch, I. Salzmann
Unraveling the microstructure of molecularly doped P3HT by thermally-induced de-doping
J. Phys. Chem. C 122 (2018) 25893. DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b08591

Zuletzt aktualisiert 2021-08-10 um 15:09