Einfluß von Ordnung und Unordnung auf die Photogeneration von Ladungsträgern

• Antragsteller: Dr. Wichard Johann Daniel Beenken; Privatdozent Dr. Harald Hoppe; Professor Dr. Frédéric Laquai
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255377421

Das Projekt (Einfluß von Ordnung und Unordnung auf die Photogeneration von Ladungsträgern) untersucht den Einfluß der chemischen Seitenkettenstruktur von potentiell semi-kristallinen konjugierten PPE-PPV Copolymeren mit der hieraus resultierenden Konformation bzw. Ordnung des Polymers in Donator-AkzeptorVolumengemischen mit Fullerene-Derivaten (z.B. PCBM). Die Antragsteller haben bereits über 10 Jahre Erfahrung mit der Verarbeitung verschiedener aus dieser Materialfamilie stammenden Copolymere. Die Leistungsfähigkeit bestimmter Vertreter dieser Materialklasse ist mindestens vergleichbar mit der von Poly (3-hexylthiophen) (P3HT), jedoch haben Wechselwirkungen mit Fulleren.Derivaten in Festkörpergemischen teilweise ordnungsverstärkenden Einfluß, während die Ordnung von P3HT in ungetemperten Gemischen ehergestört wird.Der Vorteil dieses Materialsystems liegt ferner darin begründet, daß die Polymer-Konformation praktisch stufenlos zwischen sehr geordneten, semi-kristallinen Versionen des AnE-PV Copolymers bis hin zu völlig ungeordneten, amorphen Vertretern alleine über die Wahl bzw. Substitution der löslichkeitsvermittelndenSeitenketten variiert werden kann und keine Temperungen/thermische Ausheilungen für gute optoelektronische Eigenschaften notwendig sind. Quantenchemische Berechnungen sollen die Synthesearbeiten durchVorhersagen über die sekundäre Struktur/Konformation des Copolymers sowie über die Stärke und Energie elektronischer Übergänge im Polymer als auch im Polymer-Fulleren Komplex ergänzen.Basierend auf diesem systematischen Materialansatz soll ferner quantitativ untersucht werden, wie die Photogeneration von Ladungsträgern von dem Maß der Ordnung im Polymer abhängig ist. Hierbei ist zu beachten, daß das Polymer im Film im allgemeinen in zwei Phasen mit unterschiedlicher Konformation vorliegt: 1.) in Polymer-reichen Kristalliten und 2.) in einer eher amorphen Polymer-Fulleren Mischphase an der Phasengrenze zur Fulleren-reichen Phase. Hierzu soll insbesondere ein verbessertes Verständnis zur Struktur der Grenzschicht zwischen Polymer und Fulleren entwickelt werden. Darüber hinaus soll untersucht werden, welchen Einfluß die Polymer-Konformation in einem Volumengemisch mit Fulleren-Derivaten auf den Ladungstransport sowie die Rekombination von Ladungsträgern hat. Es ist Ziel des Projektes diese Informationen quantitativ zu bestimmen; hierzu kommen insbesondere die Ultrakurzzeitspektroskopie(Ladungsgeneration sowie -rekombination) sowie Untersuchungen in Testbauelementen wie Solarzellen/Photodetektoren (Ladungsgeneration sowie -rekombination) und Dioden mit raumladungsbegrenzten Strömen (space charge limited current (SCLC)) zur Untersuchung des Ladungstransportes (Ladungsträgermobilitäten) zum Einsatz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Beteiligte Institution: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Beteiligte Person: Privatdozent Dr. Daniel Ayuk Mbi Egbe