M8 Ladungstransport in halbleitenden Polymeren

Versuchsbetreuer

 

Labor Campus Golm
Raum 2.28.1.046

M8 – Ladungstransport in halbleitenden Polymeren

Während anorganische Halbleiter aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken sind, ist das Feld der organischen Elektronik noch vergleichsweise jung. So wurde erst 1987 die erste Dünnschicht-Leuchtdiode auf Basis von organischen Molekülen vorgestellt. Anfang der 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts wurde erstmals Elektrolumineszenz von Polymeren demonstriert. Inzwischen hat sich die organische Elektronik als Fachgebiet zwischen Physik, Chemie und Materialwissenschaften zu einem dynamischen Feld hoch intensiver Forschung und Entwicklung ausgebildet. Interessant sind die halbleitenden Polymere gerade durch die große (mechanische und chemische) Flexibilität der Materialien, die kostengünstige Herstellung und Verarbeitung und das geringe Gewicht. Allerdings ist die Leistungsfähigkeit der elektrischen und optoelektronischen Bauteile aus Polymeren allerdings den etablierten Produkten meist noch unterlegen.

Um die Leistungsfähigkeit im Hinblick auf Anwendungen zu verbessern und zu optimieren ist es essentiell, die grundlegenden physikalischen Prozesse in den Bauteilen zu verstehen. Diese unterscheiden sich – trotz auf den ersten Blick ähnlicher Effekte – zum Teil deutlich von denen in anorganischen Halbleitern. Daher müssen neue Konzepte entwickelt werden, um Phänomene wie den Ladungstransport in organischen Halbleitern zu beschreiben. Dieser wird durch die Beweglichkeit der Elektronen bzw. der Löcher im Material beschrieben.

Gegenstand dieses Versuches bildet die Time-of-Flight-Methode (ToF) zur Untersuchung des Ladungstransportes. Mit dieser Technik können Aussagen über die Größe der Mobilität und den Einfluss von verschiedenen Parametern, wie der Temperatur und des elektrischen Feldes, auf die Mobilität extrahiert werden. Mit Hilfe eines geeigneten Modells (Journal of Chemical Physics94, 5447, 1991) wird die energetische und räumliche Unordnung der Transportzustände charakterisiert.

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Experimentelle Aufgabenstellung:

  • Bestimmen Sie eine geeignete Anregungswellenlänge für die TOF-Experimente und berechnen Sie die Eindringtiefe des Lichtes bei dieser Wellenlänge.
  • Machen Sie sich anhand einer ersten Probe mit dem Versuchsaufbau vertraut. Klären Sie den Einfluss der verschiedenen Messparameter und Geräteeinstellungen auf die Stromtransienten.
  • Bestimmen Sie die Raumtemperatur-Mobilität beider Ladungsträgersorten in Ihren Proben.
  • Nehmen Sie für eine geeignete Probe und Ladungsträgersorte alle Daten auf, die zur Anwendung des Bässler-Modells notwendig sind. Werten Sie Ihre Daten entsprechend aus und bestimmen sie die Modellparameter.