Development of an unconventional electron paramagnetic resonance detection technique for selective probing of photogenerated and extracted charge carriers in optelectronic and photovoltaic devices by means of pulsed field induced extraction

• Applicant: Professor Dr. Vladimir Dyakonov, since 3/2014
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2012 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 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 Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1601: New Frontiers in Sensitivity for EPR Spectroscopy: from Biological Cells to Nano Materials
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Andreas Baumann, until 3/2014