Die Entwicklung einer unkonventionellen Elektronenspinresonanz-Methode für die selektive Detektion von photogenerierten und extrahierten Ladungsträgern in optoelektronischen und photovoltaischen Bauelementen durch gepulste Feldgetriebene Extraktion

• Antragsteller: Professor Dr. Vladimir Dyakonov, seit 3/2014
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221296696

Die elektrische Detektion der Elektronenspinresonanz (EDMR) reagiert extrem empfindlich sowohl auf die Rekombination coulombgebundener Elektron-Loch-Paare in organischen Halbleitern, als auch auf freie Ladungsträger mit Defekten in anorganischen Halbleitern. Beide Effekte werden durch die Änderung des Stroms in optoelektronischen oder photovoltaischen Proben unter paramagnetischer Resonanzbedingung beobachtet. Der Nachteil der EDMR-Methode ist die Überlagerung von Rekombination und Extraktion photogenerierter Elektronen und Löcher, abhängig von dem gegenwärtigen Arbeitspunkt der Probe. In diesem Antrag schlagen wir ein neues Detektionsschema vor, welches die Trennung dieser beiden Beiträge erlauben wird. Zur Realisierung sind folgende Schritte notwendig: i) Einstrahlen eines resonanten Mikrowellenpulses unter externem elektrischem Bias, welcher zwischen Leerlauf- und Kurzschlussbetrieb liegt. ii) Extraktion der Ladungen durch Anlegen einer die Extraktionsrate bestimmenden Dreiecksspannung. Die Methode erlaubt die quantitative Bestimmung der extrahierten Ladungsträgerdichte, sowie der Dichte der während des Mikrowellenpulses rekombinierten Ladungsträger. Schlussendlich kann durch Änderung des zeitlichen Abstands von Laserpulsanregung und elektrischer Extraktion die effektive Lebensdauer der photogenerierten Ladungsträger ermittelt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1601: New Frontiers in Sensitivity for EPR Spectroscopy: from Biological Cells to Nano Materials
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Andreas Baumann, bis 3/2014