Doppelkammer UHV-Anlage zur kontrollierten Herstellung von hochgeordneten organischen Schichten

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553120786

Bei der geplanten Anlage, die mit diesem Antrag beantragt wird, handelt es sich um eine Zweikammer-UHV-Anlage für die kontrollierte Herstellung hochgeordneter molekularer Dünnschichten. Neben der Möglichkeit der Abscheidung werden in-situ Messungen mit Niedrigenergie-Elektronenbeugung (LEED) und Massenspektrometrie (MS) möglich sein. Dies ist besonders wichtig für die beabsichtigten Anwendungen in der organischen Elektronik, bei denen die Substrate häufig nach der Präparation weiter bearbeitet oder sofort getestet werden müssen. Die auf organischen Halbleitern basierende Optoelektronik ist eine strategische Stärke der Universität zu Köln (UoC), wobei der Antragsteller diese Bemühungen seit vielen Jahren geleitet hat. Mit dem Start des DFG-Graduiertenkollegs "Template-designed Organic Electronics" (TIDE), bei dem der Antragsteller Sprecher ist, verstärken die UzK und ihre Fakultät für Chemie nun die Forschung im Bereich der Optoelektronik mit neuartigen Materialien und schlagen dabei eine Brücke zwischen Chemie und Physik sowie zwischen der UoC und der Partneruniversität Bonn. Insbesondere wird das Interesse an organischer Elektronik in Richtung Nanoskalen-Photonik und Plasmonik weiter ausgebaut. Vor diesem Antrag hat der Antragsteller bereits ausgiebig HV- und UHV-basierte Verdampfungssysteme für die Herstellung organischer Dünnschichten verwendet. Im Rahmen des laufenden TIDE-Programms haben wir unsere bereits bestehende Anlage für die Oberflächenforschung so modifiziert, dass sie die Herstellung von Graphen-Nanobändern (GNR), 1D-Ausschnitten des berühmten 2D-Materials Graphen, ermöglicht. Allerdings gibt es mehrere experimentelle Mängel (z. B. hohes Risiko der Probenkontamination, obligatorischer Transport der Proben in einen anderen Teil des Gebäudes zur weiteren Bearbeitung, um nur die wichtigsten zu nennen), die die Qualität und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse einschränken. Trotzdem haben wir hochgeordnete GNR-Templates mit einer Größe von 1 cm2 erreicht, was sehr vielversprechend ist und eine Voraussetzung für den Erfolg von TIDE insgesamt ist (die vorgeschlagene Einrichtung wird die "Unterstützungsplattform B" sein, wie im TIDE-Antrag definiert). Leider ist die Anlage für die Oberflächenforschung derzeit überbucht, und es gibt konkurrierende Interessen an der Nutzung dieser Anlage. Mit dem deutlich wachsenden Interesse der TIDE-Partner, GNR-Dünnschichten als Templates in ihren Projekten einzusetzen, wird dringend eine dedizierte UHV-Anlage benötigt (Unterstützungsplattform des Fokusbereichs B "Funktionale Templates").

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Doppelkammer UHV-Anlage zur kontrollierten Herstellung von hochgeordneten organischen Schichten
• Gerätegruppe: 8310 UHV-Anlagen zur Analytik
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiter: Professor Dr. Klaus Meerholz