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Modifying and Controlling Diffusion Properties of Molecular Dopants in Organic Semiconductors

Reiser, Patrick (2019):
Modifying and Controlling Diffusion Properties of Molecular Dopants in Organic Semiconductors.
Darmstadt, Technische Universität Darmstadt, DOI: 10.25534/tuprints-00009460,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Modifying and Controlling Diffusion Properties of Molecular Dopants in Organic Semiconductors
Language: English
Abstract:

Electronic or electrochemical doping of organic semiconductors is a common technique to improve charge carrier injection and charge transport properties of organic layers. However, since dopant diffusion can negatively affect the lifetime of organic devices, preventing molecular dopants from migrating is of great interest. Here, the diffusion properties of molecular dopants are investigated in a sequential doping process studied nondestructively by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on device relevant length scales to better understand and to identify process parameters like saturation and charge transfer efficiency. In the second part of this work, a new functionalized n-dopant is characterized which is expected to facilitate a controllable immobilization in a broad class of organic semiconductors. The primary anchoring strategy relies on a chemical reaction via azides forming covalent bonds which ultimately prevents the dopant from migrating. Using XPS the charge transfer of the new dopant is directly monitored in combination with the reaction of its anchor group, allowing to correlate chemical reactions with doping or diffusion properties.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Das elektrochemische Dotieren von organischen Halbleiter ist eine etablierte Methode, um die elektrischen Transporteigenschaften sowie die Ladungsträgerinjektion von organischen Halbleiterschichten zu verbessern. Da die Diffusion der Dotierstoffe die Lebensdauer von organischen Bauteilen negativ beeinflussen kann, ist es wichtig die Migration von molekularen Dotanden zu verhindern. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit die Diffusionseigenschaften molekularer Dotanden am Beispiel eines sequentiellen Dotierprozesses untersucht. Mithilfe von Photoelektronenspektroskopie (XPS) war eine zerstörungsfreie Messung an Bauteil-relevanten Schichtdicken möglich, womit sich außerdem wichtige Prozessparameter wie Dotiereffizienz und Sättigung des Halbleiters bestimmen ließen. Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein neuer funktionalisierter N-Dotand charakterisiert, der eine kontrollierte Immobilisierung in einer Vielzahl von organischen Halbleiter-Substanzen erlaubt. Die Strategie zur Verankerung des Dotanden basiert auf der chemischen Reaktion einer Azidgruppe, die kovalente Bindungen erzeugen und damit die Diffusion des Dotanden unterbinden kann. Unter Verwendung von XPS ist eine gleichzeitige Messung der Reaktion der Ankergruppe als auch des Ladungstransfers des Dotanden möglich. Dies erlaubt die Korrelation der chemischen Reaktion mit den Diffusions- bzw. Dotiereigenschaften.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Surface Science
Date Deposited: 11 Dec 2019 14:59
Last Modified: 09 Jul 2020 02:54
DOI: 10.25534/tuprints-00009460
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-94603
Referees: Jaegermann, Prof. Dr. Wolfram and Pucci, Prof. Dr. Annemarie
Refereed: 13 November 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/9460
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