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 Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom
17.02.2020 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Physik des Lebens - Die Logistik des Molekül-Puzzles
17.02.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom

Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzpulsspektroskopie (MBI) und des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik haben durch die Kombination von Experiment und Theorie die Frage gelöst, wie Laserpulse die Magnetisierung durch ultraschnellen Elektronentransfer zwischen verschiedenen Atomen manipulieren können.

Wenige nanometerdünne Filme aus magnetischen Materialien sind ideale Testobjekte, um grundlegende Fragestellungen des Magnetismus zu untersuchen. Darüber...

Im Focus: Freiburg researcher investigate the origins of surface texture

Most natural and artificial surfaces are rough: metals and even glasses that appear smooth to the naked eye can look like jagged mountain ranges under the microscope. There is currently no uniform theory about the origin of this roughness despite it being observed on all scales, from the atomic to the tectonic. Scientists suspect that the rough surface is formed by irreversible plastic deformation that occurs in many processes of mechanical machining of components such as milling.

Prof. Dr. Lars Pastewka from the Simulation group at the Department of Microsystems Engineering at the University of Freiburg and his team have simulated such...

Im Focus: Transparente menschliche Organe ermöglichen dreidimensionale Kartierungen auf Zellebene

Erstmals gelang es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, intakte menschliche Organe durchsichtig zu machen. Mittels mikroskopischer Bildgebung konnten sie die zugrunde liegenden komplexen Strukturen der durchsichtigen Organe auf zellulärer Ebene sichtbar machen. Solche strukturellen Kartierungen von Organen bergen das Potenzial, künftig als Vorlage für 3D-Bioprinting-Technologien zum Einsatz zu kommen. Das wäre ein wichtiger Schritt, um in Zukunft künstliche Alternativen als Ersatz für benötigte Spenderorgane erzeugen zu können. Dies sind die Ergebnisse des Helmholtz Zentrums München, der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und der Technischen Universität München (TUM).

In der biomedizinischen Forschung gilt „seeing is believing“. Die Entschlüsselung der strukturellen Komplexität menschlicher Organe war schon immer eine große...

Im Focus: Skyrmions like it hot: Spin structures are controllable even at high temperatures

Investigation of the temperature dependence of the skyrmion Hall effect reveals further insights into possible new data storage devices

The joint research project of Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) and the Massachusetts Institute of Technology (MIT) that had previously demonstrated...

Im Focus: Skyrmionen mögen es heiß – Spinstrukturen auch bei hohen Temperaturen steuerbar

Neue Spinstrukturen für zukünftige Magnetspeicher: Die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit des Skyrmion-Hall-Effekts liefert weitere Einblicke in mögliche neue Datenspeichergeräte

Ein gemeinsames Forschungsprojekt der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen weiteren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

4. Fachtagung Fahrzeugklimatisierung am 13.-14. Mai 2020 in Stuttgart

10.02.2020 | Veranstaltungen

Alternative Antriebskonzepte, technische Innovationen und Brandschutz im Schienenfahrzeugbau

07.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste Untersuchungsergebnisse zum "Sensations-Meteoritenfall" von Flensburg

17.02.2020 | Geowissenschaften

Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom

17.02.2020 | Physik Astronomie

Freiburger Forscher untersucht Ursprünge der Beschaffenheit von Oberflächen

17.02.2020 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics