Von Einzelmolekülkontakten zu definierten Molekülensemble-Kontakten: Einfluss intermolekularer Wechselwirkungen auf den elektronischen Transport

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Thomas Huhn; Dr. Dirk Mayer; Professorin Dr. Elke Scheer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275994752

Für Anwendungen in der Optoelektronik werden vielfach molekulare Ensemble-Kontakte diskutiert. Darunter versteht man nanoelektronische Bauelemente, bei denen Moleküle in paralleler Anordnung zwischen Metallelektroden kontaktiert sind. Die elektronischen Eigenschaften dieser Ensembles lassen sich zumeist nicht als Parallelschaltung von Einzelmolekülkontakten beschreiben. Die Ursachen dafür können sowohl intrinsisch (intermolekulare Wechselwirkungen) als auch extrinsisch (verschiedene Kontaktgeometrie auf atomarer Größenskala) sein. Es gibt zahlreiche inzwischen sehr gut etablierte Methoden zur Herstellung und Charakterisierung von Einzelmolekülkontakten, aber bisher keine wirklich zuverlässige und skalierbare Methode für die Untersuchung nanoskaliger Ensembles von kleinen Molekülen. Dies erschwert die systematische Untersuchung der intrinsischen Effekte, die in jüngster Zeit zunehmend in das Interesse der Erforschung von theoretischer Seite gerückt sind. Dieses besteht auch deshalb, weil molekulare Ensemble-Kontakte ein großes Anwendungspotenzial besitzen, da sie weniger anfällig sind für Artefakte durch atomare Störungen und eine größere Langzeitstabilität besitzen sollten bei immer noch sehr hoher erreichbarer Integrationsdichte funktioneller Einheiten. In der Gruppe des Antragstellers DM wurde vor Kurzem ein neuer Prozess entwickelt, der es erlaubt molekulare Ensemble Kontakte in Crossbar Anordnung in einer Größe von etwa 50 nm x 50 nm bis hinauf zu mehreren Quadratmikrometern reproduzierbar herzustellen. Der Prozesse wurde erfolgreich angewendet für die Kontaktierung von Schichten von leitfähigen und halbleitenden Polymeren mit mehreren Nanometern Dicke. In diesem Projekt schlagen wir vor, diese Crossbartechnik weiterzuentwickeln zur Kontaktierung von selbstassemblierten Monolagen von Molekülen, die für molekularelektronische Anwendungen relevant sind. Insbesondere werden wir photochrome Moleküle mit Oligophenylethynyl (OPE)-Drähten kombinieren, da Vorarbeiten der Antragsteller das Potential der OPE Drähte als molekulare Schalter oder Speicher zeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen