Atomic Force Microscopy system
Final Report Abstract
Das installierte Mikroskopiersystem dient Untersuchungen, für die Proben unter Luftausschluss aus einer mit Inertgas betriebenen Handschuhbox in das System eingeschleust werden oder direkt in einer angeflanschten Präparationskammer aufgedampft werden. Ein solches Vorgehen ist insbesondere für organische Halbleiterschichten und organisch-anorganische Perowskitschichten essentiell, da diese durch Luftkontakt in ihren Eigenschaften stark verändert werden. Neben einer morphologischen Analyse stehen ortsaufgelöste elektrischen Messungen im Vordergrund. So wurde mittels ortsaufgelöster Strommessungen bei konstant an der Messspitze anliegender Spannung parallel zur Topographie die Kontakteinstellung zwischen Perowskitschichten und Au- bzw. ZnO-Kontakten diskutiert. Kelvin-Probe Rasterkraftmikroskopie hat sich als ein besonders verlässlicher Messmodus herausgestellt, weil sie das Fermi-Niveau in der jeweiligen Probe an gegebenem Ort verlässlich bestimmt ohne auf eine Kontakteinstellung zwischen Spitze und Probe angewiesen zu sein. So wurde in ortsaufgelösten Messungen der Oberflächenpotentialdifferenz der Potentialverlauf über dünne Filme organischer Halbleiter in Feldeffektgeometrie vermessen. Hieraus konnten Kontaktwiderstände isoliert werden und eine von Kontaktwiderständen unabhängige Ladungsträgerbeweglichkeit bestimmt werden. Diese unterschied sich signifikant von der aus Transferkennlinien der Transistoren bestimmten effektiven Beweglichkeit und kann so deutlich besser zur Materialcharakterisierung verwendet werden. In Messungen der Oberflächenpotentialdifferenz, die sich nach dem sukzessiven Aufdampfen einzelner Schichten von organischen Halbleitern innerhalb eines Bauteils (z. B. organische Leuchtdioden OLED) einstellen, wurde die Kontaktausbildung parallel zum Schichtwachstumsmechanismus vermessen. Daraus wurden Rückschlüsse auf Ladungsträgerinjektionsbarrieren gezogen und die Bauteilarchitektur so an neue Emittermaterialien angepasst, dass diese in ihrer Funktion geprüft werden konnten. Die erhaltenen Kontaktcharakteristika stimmten mit Ergebnissen aus unabhängig gemessenen Strom-Spannungskurven am Bauteil und den erhaltenen Emissionsspektren überein.
Publications
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