Beschreibung
Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Einsatz von selbst-organisierten Monolagen (SAMs) in der organischen Elektronik und dem damit verbundenen Einfluss der SAMs auf die Eigenschaften der elektronischen Bauteile. Schwerpunkt der Arbeit ist der Einsatz von SAMs als Bestandteil von hybriden Dielektrika in organischen Dünnfilmtransistoren (OTFTs). Der Zusammenhang zwischen dem Dipol-Charakter der SAMs und dem Schaltverhalten der OTFTs wird hierbei eingehend untersucht.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines grundlegenden Verständnisses für die Zusammenhänge zwischen Material- und Bauteileigenschaften. Hierbei soll auch eine Abschätzung ermöglicht werden, wie stark sich die jeweilige Materialeigenschaft auf einen spezifischen Bauteilparameter auswirkt. Im Rahmen dieser Studie wurden unter anderem die relative Permittivität, die Dicke und die Packungsdichte der eingesetzten Schichten experimentell bestimmt sowie Dipolmomente und Austrittsarbeiten der Materialien berechnet.
Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Studie wurde ein Modell abgeleitet, das den Zusammenhang zwischen der Transistor-Schwellspannung und dem elektrostatischen Potential von SAMs erklärt. Hierbei induziert das Dipolmoment der SAM eine Umordnung der Ladungsträger an der Grenzfläche, was auch eine Änderung der Ladungsträgerdichte im Halbleiter zur Folge hat. Die experimentell ermittelten Transistor-Parameter und die anhand des Modells berechneten Werte für das elektrostatische Potential zeigen eine gute Übereinstimmung.
Das Auftreten von Photoleitfähigkeit und photovoltaischem Effekt in OTFTs wurde mithilfe des Einsatzes von photoaktiven SAM-Molekülen untersucht. Dieses Konzept bietet die Möglichkeit, den photoinduzierten Ladungstransfer zwischen SAM und Halbleiter in einem gewissen Umfang zu steuern.
Schließlich wurden Elektronen-Transportschichten in organischen Solarzellen mit C60 funktionalisierten SAMs modifiziert. Der dadurch optimierte Ladungstransfer an der Grenzfläche zum aktiven Material führte zu einer Verbesserung des Füllfaktors und der Kurzschlussstromdichte.
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