Ladungsträgerdynamik in molekularen Schaltern adsorbiert an Halbleiteroberflächen

• Applicant: Professor Dr. Martin Wolf
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2004 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5428897

Zielstellung des Projektes ist die Untersuchung von Ladungsträgertransferprozessen an der Grenzfläche zwischen Halbleitersubstrat und molekularen Adsorbaten mit hinreichender Komplexität, um eine Schaltbarkeit, d.h. eine gezielte Änderung funktioneller (z.B. optischer oder elektronischer) Eigenschaften des Systems, zu ermöglichen. Motiviert wird dieses Vorhaben durch das aus der Gas- bzw. flüssigen Phase bekannte Konzept des molekularen Schalters, der durch eine externe Stimulation eine reversible Konformationsänderung, d.h. eine Umorientierung molekularer Einheiten vollzieht und damit seine funktionellen Eigenschaften ändert. Mittels zeitaufgelöster Zwei-Photonen-Photoemission (2PPE) soll die elektronische Struktur und die Ladungsträgerdynamik bekannter Schaltermoleküle, wie Azobenol und Cyclooctatetraen, adsorbiert auf passivierten Siliziumoberflächen untersucht werden. Durch gezielte Modifikation einerseits des Substrates (H-terminiertes bzw. oxidiertes Silizium) und andererseits der organischen Moleküle (Anbringen geeigneter Substituenten) kann die Adsorbat/Substrat Wechselwirkung variiert bzw. die Konformationsänderung sterisch beeinflusst werden. Die Verifikation des Schaltprozesses erfolgt mittles 2PPESpektroskopie durch Analyse der Änderungen elektronischer Eigenschaften bzw. schwingungsspektroskopisch durch Analyse der molekularen Orientierung mittels Summenfrequenz-Erzeugung (SFG). Als weiterführender Schritt soll Styrol kovalent über seine Vinylgruppe (Ankergruppe) an Defekten der H-terminierten Siliziumoberflächen fixiert werden, um eine bevorzugte Orientierung zu erhalten. An diesem Modellysytem, das als erster Baustein zum Aufbau komplexerer Systeme dient, soll ein grundlegendes Verständnis der Energetik und Dynamik des Elektronentransfers zwischen Festkörper und orientierten Moelkülen, die durch Ankergruppen zum Substrat ausgerichtet sind, erarbeitet werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1093: Dynamics of Electron Transfer Processes at Interfaces
• Participating Person: Professorin Dr. Petra Tegeder