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Glovebox-System

Subject Area Polymer Research
Term Funded in 2011
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 203726812
 
Final Report Year 2016

Final Report Abstract

Meine interdisziplinäre Arbeitsgruppe aus Polymerchemikern und Physikochemikern beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Synthese und Physikalischen Chemie von Funktionspolymeren. Eine Hauptexpertise liegt dabei im Bereich der Filmpräparation und gezielten Nanostrukturierung polymerer Materialien. Insbesondere betrachten wir Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in konjugierten, halbleitenden Polymeren, einer Klasse von Materialien, welche für optoelektronische Anwendungen (Organische Feld-Effekt Transistoren OFETs, Organische Solarzellen OSCs,...) relevant sind. Hierzu werden die optischen, elektronischen, elektrochemischen und optoelektronischen Eigenschaften dieser Polymermaterialien studiert und mit der Morphologie auf der Nano- und Mesoskala korreliert. Das Gloveboxsystem stellt für meine Arbeitsgruppe den zentralen Arbeitsplatz zur Herstellung sowohl von dünnen Polymerfilmen als auch von optoelektronischen Bauteilen wie OFETs oder OSCs dar. Hierbei kann die Herstellung der Bauteile komplett ohne Kontakt mit Sauerstoff erfolgen, da die einzelnen Gloveboxen mittels Schleusen verbunden sind. Die Polymerfilme sind somit vor einer chemischen Veränderung durch Oxidation geschützt. Derartig hergestellte Elektroden werden auch für elektrochemische Experimente verwendet. Die eingebaute Lackschleuder ermöglicht eine homogene Beschichtung der Substrate mit Polymerfilmen, wohingegen mit der Aufdampfanlage verschiedene Metalle und kleine organische Moleküle aufgedampft werden können. Mittels eigens dazu hergestellter Schatten-Masken können Metallelektroden für die optoelektronischen Bauteile zielgenau aufgebracht werden. In einem weiteren Teil des Gloveboxsystems sind Messgeräte zur Charakterisierung von OFETs und OSCs untergebracht. Die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten erlauben es einem Großteil meiner Mitarbeiter Experimente an diesem Gloveboxsystem durchzuführen. Im Folgenden soll exemplarisch ein aktueller Forschungsschwerpunkt herausgestellt werden. Der Ladungstransport in teilkristallinen konjugierten Polymeren stellt eine wichtige Eigenschaft im Hinblick auf Anwendungen in optoelektronischen Bauteilen dar. Mittels Ladungstransportmessungen an hochausgerichteten Filmen des n-halbleitenden Polymers Poly{N,N´-bis(2-octyldodecyl)-1,4,5,8-naphthalendicarboximid-2,6-diyl]-alt-5,5´-(2,2´-bithiophen)} P(NDI2OD-T2) konnte gezeigt werden, dass die Elektronenmobilität entlang der Polymerkette am größten ist. Das Gloveboxsystem ermöglichte hierbei die Herstellung und Messung der Feldeffekt-Transistoren. In einer weiteren Studie an P(NDI2OD-T2) konnte mit Hilfe von elektrochemischen Transistoren gezeigt werden, dass in diesem Polymer der Ladungstransport vermutlich über einen Hopping-Mechanismus der Elektronen stattfindet. Hierbei lieferte das Gloveboxsystem einen wesentlichen Beitrag zur Herstellung der Polymerfilme auf den Elektroden.

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