Band Structure Engineering in organischen Halbleitern

• Antragsteller: Professor Dr. Karl Leo
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392969956

Band Structure Engineering, d. h. die Möglichkeit, die Energien von Halbleitern durch das Mischen verschiedener Elemente "durchzustimmen", ist eine Schlüsseltechnologie für die moderne Elektronik und Optoelektronik. In organischen Halbleitern schien dieser Ansatz nicht möglich zu sein, da hierfür delokalisierte elektronische Zustände erforderlich sind. Organische Halbleiter werden üblicherweise mit lokalisierten elektronischen Zuständen beschrieben, insbesondere für polykristalline und amorphe Dünnfilme, die für Geräteanwendungen relevant sind. Kürzlich haben wir die überraschende Beobachtung gemacht, dass dennoch elektronische Energien in organischen Halbleitern durch Mischen von molekularen Substituenten durchgestimmt werden können: Langreichweitige Coloumb-Wechselwirkungen von Ladungsträgern mit Quadrupol-Momenten der Moleküle vermitteln diesen Effekt. Dies eröffnet interessante neue Perspektiven für Anwendungen, wie die Feinabstimmung von Leerlaufspannungen in organischen Solarzellen oder Emissionswellenlängen in OLED, oder die Kontrolle der Injektionseigenschaften von Kontakten. In diesem Projekt wollen wir weit über die anfänglichen Beobachtungen hinausgehen: Wir wollen offene Fragen behandeln wie das detaillierte Zusammenspiel von lokaler Morphologie und Energiestruktur, die Auswirkung von molekularen Dipolmomenten auf elektronische Energien, die Wirkung von weitreichenden Interaktionen auf Energien jenseits der Ionisationsenergie, und vieles mehr behandeln. Parallel dazu soll das Projekt auch erste Anwendungen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen