Oberflächenplasmonen für die nächste Generation großflächiger Optoelektronik auf elastischen Substraten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Patrick Görrn
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193058660

Auf räumlich periodisch modulierten Metallschichten kann senkrecht einfallendes Licht Oberflächenplasmonen-Polaritonen (SPPs) anregen, die sich an der Grenzfläche zwischen dem Metall und dem angrenzenden Material lateral ausbreiten. Ist letzteres ein Halbleiter, der Licht absorbiert oder emittiert, so kann dieser nun in der Nähe der Metallschicht in identischer Weise auch mit der SPP-Mode wechselwirken. Diese Wechselwirkung wird effizient, wenn ohmsche Verluste im Metall und Streuung minimiert werden, indem erstens ein möglichst niedrigbrechender Halbleiter und zweitens ein zwar moduliertes Substrat mit jedoch gleichzeitig sehr geringer Oberflächenrauigkeit verwendet werden.Um Letzteres zu erreichen schlägt dieser Antrag ein neues Verfahren vor, in dem selbstorganisierte, nahezu ideal sinusförmige Oberflächenstrukturen auf dem Elastomer Polydimethylsiloxan erzeugt werden. Besonders die Wechselwirkung der niederbrechenden organischen Halbleiter mit Licht soll mit dem beantragten Forschungsvorhaben auf diesen Strukturen „plasmonisch verstärkt“ werden. So werden wir unter anderem die Effizienz organischer Solarzellen signifikant steigern. Die mit geringem technologischem Aufwand erzeugbaren selbstorganisierten Strukturen ermöglichen darüber hinaus die elastische Dehnbarkeit der Solarzellen, die in Folge dessen auf komplex gekrümmte Oberflächen laminiert werden sollen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen