Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Ladungstransport in Polymeren auf der Nanoskala

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Ortmann; Professor Dr. R. Thomas Weitz
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541495916

Organische halbleitende Polymere sind vielversprechende Materialien für neuartige elektronische Bauelemente, in denen sie häufig für den Ladungstransport eingesetzt werden. Obwohl der elektronische Transport bereits umfassend untersucht wurde, geschah dies in der Regel in makroskopischen Geometrien. Darüber hinaus sind der elektrische Transport auf der Nanoskala in Polymeren und das intrinsische Transportverhalten nicht gut verstanden und werden kontrovers diskutiert. Hier befassen wir uns mit dem Transport auf der Nanoskala im Rahmen einer kombinierten experimentellen und theoretischen Arbeit an gemeinsam ausgewählten Polymersystemen. In der Theorie werden wir eine vollständige ab initio-Beschreibung der Polymere entwickeln, einschließlich ihrer Schwingungen und Elektron-Schwingungs-Kopplung. Wir werden ihre elektronischen und Transporteigenschaften im Kubo-Formalismus umfassend untersuchen und Polymerfasermodelle hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften entwickeln und vergleichen wobei auch die Coulombwechselwirkung modeliert wird. Im experimentellen Teil werden wir eine nanoskalige Kontaktmethode für Polymerfasern entwickeln, die Kontaktabstände von nur 10 nm ermöglicht, und ihre Eigenschaften bei verschiedenen Temperaturen untersuchen. Außerdem werden wir Fotostrom- und Terahertz-Response untersuchen, die ebenfalls simuliert werden. Das Zusammenbringen von experimentellen temperaturabhängigen Transport- und Spektroskopiedaten mit den theoretischen Simulationen, einschließlich der Lokalisierung elektronischer Zustände, Unordnungseffekte, Mobilität und Auswirkungen von Schwingungen, wird es ermöglichen, verschiedene Effekte und Einflussfaktoren in diesem gemeinsamen Projekt zu ergründen. Das erfolgreiche Projekt wird ein Meilenstein auf dem Weg zu einer konsistenten und vielseitigen Beschreibung und zum Verständnis des elektronischen Transports auf der Nanoskala sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen