Covalent organic modification and functionalization of eletrooptical nanowires

• Antragsteller: Professor Dr. Siegfried R. Waldvogel
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 186128001

Die Beschichtung von Halbleiter-Nanodrähten mit organischen Verbindungen stellt immer noch eine Herausforderung dar, welche stark abhängig von dem entsprechenden Halbleitermaterial ist. Aufgrund der geringen Leitfähigkeit dieser Halbleitermaterialien konnte mit electrografting nur ein mäßiger Erfolg erreicht werden. Innerhalb der nächsten Förderperiode wird die feste kovalente Beschichtung von Halbleiterdrähten mit organischen Verbindungen untersucht und etabliert werden. Die Vorgehensweise unterscheidet sich für die verschiedenen Halbleitermaterialien:ZnO: Die Vorbehandlung der labilen ZnO-Oberfläche erfolgt mit einem kleinen Phosphonat-verbindungen, die aufgrund geringen sterischen Anspruchs die Oberfläche zügig versiegelt, aber noch über eine reaktive Gruppe verfügt. Auf die grundierten Halbleiternanodrähte können dann die Farbstoffe oder andere Effektmoleküle mittels einer zweiten Reaktion (Click-Reaktion) aufgebracht werden.GaAs: Die geringe Stabilität dieses Halbleitermaterials erfordert eine feste und auch dichte Oberflächenbeschichtung, welche eine erhöhte Stabilität späterer Baugruppen unter Umgebungsbedingungen ermöglichen soll. Zur Erzielung einer solchen organischen Schicht mit signifikant erhöhter Stabilität, werden die Einzelmoleküle der selbstordnenden Monoschichten durch Licht oder Elektronenstrahleinwirkung quervernetzt. Die Anbindung an die GaAs-Oberfläche erfolgt über Thiole oder Selenole. Über geeignete organische Vorläufermoleküle kann eine Oberflächenstrukturierung erreicht werden, welche sogar molekulare Poren oder Hohlräume für die Sensorik bereitstellt.GaN: Das vergleichsweise sehr inerte Halbleitermaterial wird durch Ätzen mit Phosphorsäure unter Phosphonsäurezusatz oberflächenmodifiziert. Die organische Behandlung stattet die Oberfläche mit Alkinfunktionen aus, die für eine Sekundärmodifikation wie beim ZnO beschrieben genutzt werden kann. Der zweistufige Ansatz lässt drastische Reaktionsbedingungen für die erste Behandlung zu, welche mit den organischen Komponenten in der zweiten Stufe nicht kompatibel wären.Insgesamt werden für die zentralen Halbleiterklassen in FOR 1616 zuverlässige Methoden der organischen Beschichtung entwickelt. Dabei liegt der Fokus auf der potenziellen Nutzbarkeit und Vereinheitlichung der Beschichtungsstrategie, sofern es die Halbleitermaterialien zulassen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1616: Dynamik und Interaktion von Halbleiternanodrähten für die Optoelektronik