Katalysator-Transfer Polykondensation als synthetischer Zugang zu neuen n-Typ Halbleiterpolymere und deren Anwendung in der organischen Elektronik

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Frank Pammer
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246453121

Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Synthese neuartiger konjugierter Polymere die als Elektronenleiter (n-typ Materialien) in organischen photovoltaischen Zellen (OPVs) und Feldeffekttransistoren (OFETs) dienen sollen.In den letzten Jahren wurden preparative Methoden entwickelt, welche die quasi-lebende Kreuzkupplungspolymerisation erlauben (allgemein bezeichnet als kettenwachstums Katalysatortransfer-polykondensation, CTP), und somit Zugang zu vollständig konjugierten rod-rod Blockkopolymeren bieten. Die Synthese elektronenreicher Lochleiterpolymere (p-typ Materialien) ist ein gut entwickeltes, aktives Forschungsgebiet. Bislang wurden jedoch kaum Anstrengungen unternommen um den Zugang zu entsprechenden n-typ Materialien zu erschliessen.Das hierin vorgestellte Projekt zielt ab auf die Entwicklung der quasi-lebenden Poymerization elektronenarmer S,N-Heterozyklen (Thiazol, Benzothiadiazol), welche als n-typ Halbleiter dienen können. Das Potential dieser Grundelemente konnte demonstriert werden, z.B. durch die Herstellung von Oligothiazol-basierten n-Kanal OFETs, welche eine Elektronenmobilität von mehr als 1 cm2/Vs aufwiesen. Thiazol-basierte Homopolymere wurden dagegen wesentlich weniger intensiv untersucht, und wurden bislang nicht via CTP synthetisiert.Im Verlauf dieses Projekt wird der Mechanismus der CTP-Polymerisation der einzelne Monomere im Detail untersucht. Die elektronenleitenden Eigenschaften der erhaltenen Materialien werden durch Einbau in OFETs und OPVs charakterisiert werden.Das Fernziel dieses Projekts ist die Synthese von rod-rod Blockkopolymeren bestehend aus einem elektronenreichen Donor-Block (z.B. Poly(3-alkylthiophen)) und einen elektronenarmen Akkzeptorblock (z.B. Poly(4-alkylthiazol). Derartige Blockkopolymere bilden häufig durch Selbstorganisation phasengetrennte lamellare Strukturen aus, welche die ideale Morphology der Aktivschicht eines OPV darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professorin Dr. Elizabeth von Hauff; Dr. Gisela Schulz; Dr. Yu Sun; Professor Dr. Werner R. Thiel