Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektrostatik dominiert Ladungstransfer zwischen organischen Halbleitern und Metallen

20.06.2014

Organische Halbleiter ermöglichen flexible, biegsame Bildschirme (OLEDs), Solarzellen (OPVCs) und andere interessante Anwendungen.

Ein Problem dabei ist aber die Grenzfläche zwischen den metallischen Kontakten und dem organischen Halbleitermaterial, an der unerwünschte Verluste auftreten. Nun hat Dr. Martin Oehzelt, HZB, gezeigt, worauf es ankommt, wenn diese Verluste zwischen Metall und organischem Halbleiter minimiert werden sollen.


Eine ultradünne dielektrische Schicht kann die Energieniveaus im organischen Material (blau) und im Metall (schwarz, Fermi-level) verbinden und den Übergang der Ladungsträger erleichtern.

M. Oehzelt/HZB

Insbesondere erklärt sein Modell auch, warum eine dünne, elektrisch isolierende Schicht zwischen den beiden Materialien den Übergang von Ladungsträgern sogar erleichtern kann. Seine Ergebnisse sind nun in Nature Communications veröffentlicht.

Aktuell gibt es viele unterschiedliche Ansätze, um diesen Übergang zwischen organischen Halbleitermaterialien und den metallischen Kontakten zu beschreiben. Diese teilweise widersprüchlichen Theorien, von denen aber keine in vollem Umfang für alle Fälle gültig ist, hat Oehzelt nun vereinheitlicht und ein universelles Modell entwickelt, das vor allem auf dem elektrostatischen Potential basiert, das von den Ladungsträgern im Metall und im organischen Halbleiter hervorgerufen wird.

„Ich habe die Auswirkungen der Ladungsträgerverteilung auf die elektronischen Zustände an der Grenzfläche berechnet und wie diese Veränderung auf die Ladungsträgerverteilung zurückwirkt“, erklärt er. Oehzelt forscht zurzeit als Postdoktorand mit Dr. Georg Heimel bei Prof. Dr. Norbert Koch, die an der Humboldt-Universität zu Berlin und am Helmholtz-Zentrum Berlin arbeiten.

Solche Berechnungen hatte bislang vor Martin Oehzelt noch niemand so konsequent durchgeführt. Dabei stellte Oehzelt fest: „Für mich war überraschend, dass hier die quantenphysikalische Ebene gar nicht so stark in Erscheinung tritt. Die elektrostatischen Effekte überwiegen! Das sehen wir auch daran, wie gut das Modell zu Messergebnissen passt.“ Am Beispiel von Pentazen, einem gebräuchlichen organischen Halbleiter, hat Oehzelt die Vorhersagen des Modells zu den Grenzflächenverlusten quantitativ überprüft.

Dabei entscheidet die Energieverteilung der elektronischen Zustände im organischen Halbleiter darüber, welche Mindestbarriere die Ladungsträger beim Übergang vom oder in das Metall überwinden müssen. Die Berechnung zeigt, dass auch die Form dieser Energiebarrieren dabei variieren kann, von einer Stufe bis hin zu langsam und kontinuierlich ansteigenden Kurven, die zu wesentlich weniger Verlusten führen.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass man zwischen dem organischen Halbleiter und dem Metall eine hauchdünne isolierende Schicht einfügt. Entgegen der allgemeinen Erwartung wird also durch Einfügen eines Isolators der elektrische Kontakt verbessert.

Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten es deutlich erleichtern, Grenzflächen und Kontakte zu optimieren und damit effizientere organische Halbleiterbauelemente zu entwickeln.

Die Arbeit ist nun in Nature Communications veröffentlicht.
doi 10.1038/ncomms5174

Presseanfragen an:
Dr. Antonia Rötger
Kommunikation
Tel.: 030-8062-43733
antonia.roetger@helmholtz-berlin.de

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/ncomms/2014/140618/ncomms5174/full/ncomms5174.html

Dr. Antonia Rötger | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie