p-halbleitende teilkristalline und amorphe Schichten für organische Feldeffekttransistoren

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Die in der zweiten Projektphase erarbeiteten Ergebnisse widerlegen eindeutig die noch vor 2 Jahren als gültig anerkannte Interpretation, dass die Mobilität der Ladungsträger in halbleitenden Polymeren im Wesentlichen durch der Kristallinität der Polymerschichten bestimmt wird. Inhalt der dritten Projektphase ist es daher, die in der zweiten Phase begonnenen Untersuchungen an Feldeffekttransistoren aus teilkristallinen und amorphen Polymerschichten fortzusetzen. Dabei ist es ein wesentliches Ziel, die physikalischen Parameter, die die Mobilität insbesondere in Poly- und Oligothiophen-basierten OFETs bestimmen, durch die Untersuchung der optischen und strukturellen Eigenschaften konsistent festzulegen. Dazu soll im ersten Jahr eine größere Menge von Poly(3-hexylthiophen) mit niedrigem Molekulargewicht und hoher struktureller und chemischer Reinheit synthestisiert werden. Durch gezielte Variation des Lösungsmittels sollen aus dieser Fraktion und einer in der zweiten Projektphase bereits synthetisierten hochmolekularen Fraktion teilkristalline Schichten vergleichbarer Kristallinität hergestellt und bzgl. der Morphologie der Schichten, der optischen Eigenschaften und des Ladungstransports in bottom-gate OFET-Srukturen untersucht werden. Relevante Informationen über die Struktur der Halbleiterschicht in unmittelbarer Nähe zum Gate-Isolator erhoffen wir insbesondere durch tiefenaufgelöste Röntgen-Experimente in Kombination mit AFM-Untersuchungen zu erhalten. Gleichzeitig wird versucht, durch Experimente mit Kurzkanal-Feldeffekttransistoren die Mobilität in den kristallinen Bereichen der Schicht direkt zu bestimmen. Letztendlich wollen wir klären, wie das Zusammenspiel zwischen Schicht-Kristallinität, Kettenkonformation und Packung der Ketten in den kristallinen Bereichen die Bewegung der Ladungsträger in diesen teilkristallinen Schichten bestimmt. Die Arbeiten im zweiten Jahr der dritten Projektphase werden sich auf die Synthese und Charakterisierung von amorphen p-Typ Halbleitern konzentrieren. Wir konnten in der zweiten Projektphase zeigen, dass sich mit amorphen Triarylamin-Polymeren Mobilitäten erreichen lassen, die nur wenig unterhalb der an Polythiophenen gemessenen Werte liegen. Durch Variation der chemischen Struktur der Triarylamin-Polymere wollen wir insbesondere eine Optimierung im Hinblick auf die Mobilität bei gleichzeitigem Erhalt der amorphen Schichtstruktur erreichen. Weiterhin ist geplant, neue sternförmige Oligothiophene darzustellen und bzgl. ihrer optischen, strukturellen und elektrischen Eigenschaften zu charakterisieren. Wir erwarten, dass sich die Verbindungen für die Herstellung von amorphen Schichten mit hoher Ladungsträgermobilität besonders eignen werden.