Diskotische Flüssigkristalle für optoelektronische
Anwendungen
Hintergrund
Diskusförmige Moleküle bilden oft geordnete Strukturen im flüssigen
Zustand aus. Charakteristisch ist die Ausbildung von eindimensionalen
Kolumnen, die sich auf einem zweidimensionalen Gitter anordnen. Diese
Phasen können auch von Polymeren, die diskusförmige Moleküle entweder
als Seitengruppe oder in der Hauptkette enthalten, ausgebildet werden.
Die Ordnung dieser flüssigkristallinen Phasen kann im Glaszustand
eingefroren werden.
Triphenylene und ihre kolumnaren
Phasen
Optoelektronische Eigenschaften
Experimentelle Untersuchungen und theoretische Berechnungen zeigen, daß der elektronische Transport in den meisten organischen Materialien über den Hopping-Mechanismus zwischen lokalisierten Zuständen stattfindet. Dabei hängt die Ladungsträgerbeweglichkeit stark von der molekularen Ordnung ab. Die Beweglichkeit ist stark anisotrop und entlang der Kolumnen bedeutend größer als senkrecht dazu. Daher ist auch der elektronische Transport entlang der Kolumnen um einiges größer.
Photoleitung, Leuchtdioden
Änderungen der lateralen Substituenten haben einen großen Einfluß auf die Ordnung der kolumnaren Phasen. Ein Beispiel ist die kolumnar, hexagonal plastische Phase, die durch eine dreidimensionale Positionsfernordnung gekennzeichnet ist, bei der die Moleküle auf ihren Gitterplätzen rotieren. Durch die höhere Ordnung wird die Ladungsträgerbeweglichkeit um mehrere Größenordnungen erhöht und die Beweglichkeit wird zudem unabhängig von der Temperatur und dem elektrischen Feld.
Anders verhält es sich bei polaren Substituenten. Diese führen zu einer Verringerung der Ladungsträgerbeweglichkeit und einer Abhängigkeit von Temperatur und E-Feld. Leuchtdioden, die aus solch hochgeordneten, diskotischen Phasen konstruiert werden, zeichnen sich durch eine niedrige Betriebsspannung aus, wobei diese von der Orientierung der Kolumnen abhängt.
Leuchtdiode
Gegenwärtige Forschung
Halbleiterquantenfilm mit Hybridstruktur und oberer diskotischer Schicht. Diskotisches Blockcopolymer
Optoelektronische Eigenschaften
Experimentelle Untersuchungen und theoretische Berechnungen zeigen, daß der elektronische Transport in den meisten organischen Materialien über den Hopping-Mechanismus zwischen lokalisierten Zuständen stattfindet. Dabei hängt die Ladungsträgerbeweglichkeit stark von der molekularen Ordnung ab. Die Beweglichkeit ist stark anisotrop und entlang der Kolumnen bedeutend größer als senkrecht dazu. Daher ist auch der elektronische Transport entlang der Kolumnen um einiges größer.
| Hopping zwischen lokalisierten Zuständen
|
Vorhersagen der Theorie - Mobilität in Abhängigkeit der Kolumnenlänge |
Photoleitung, Leuchtdioden
Änderungen der lateralen Substituenten haben einen großen Einfluß auf die Ordnung der kolumnaren Phasen. Ein Beispiel ist die kolumnar, hexagonal plastische Phase, die durch eine dreidimensionale Positionsfernordnung gekennzeichnet ist, bei der die Moleküle auf ihren Gitterplätzen rotieren. Durch die höhere Ordnung wird die Ladungsträgerbeweglichkeit um mehrere Größenordnungen erhöht und die Beweglichkeit wird zudem unabhängig von der Temperatur und dem elektrischen Feld.
Anders verhält es sich bei polaren Substituenten. Diese führen zu einer Verringerung der Ladungsträgerbeweglichkeit und einer Abhängigkeit von Temperatur und E-Feld. Leuchtdioden, die aus solch hochgeordneten, diskotischen Phasen konstruiert werden, zeichnen sich durch eine niedrige Betriebsspannung aus, wobei diese von der Orientierung der Kolumnen abhängt.
Leuchtdiode
Gegenwärtige Forschung
- Kontrolle der Orientierung der Kolumnen durch PTFE-Orientierungsschichten
- Feldeffekttransistoren (FET) aus Diskoten
- Auswirkung von Druck auf das Molekülgitter und Photoleitfähigkeit
- Phasendiagramme von Mischungen mehrerer diskotischen Substanzen
- Kombination von Halbleiterquantenstrukturen mit diskotischen Filmen
- Diskotische Blockcopolymere : Synthese, Untersuchung der Morphologie und der optoelektronischen Eigenschaften und Kombination mit Halbleiterquantenstrukturen
Halbleiterquantenfilm mit Hybridstruktur und oberer diskotischer Schicht. Diskotisches Blockcopolymer
- Uniaxial Orientation of Columnar Discotic Liquid Crystals Zimmermann, S., Wendorff, J.H., Weder, Ch. Chemistry of Materials 2002, 14, 2218-2223
- Polymer Dispersed Discotic: Structure, Dynamics, and Optoelectronic Properties Bayer A; Kopitzke J; Noll F.; Seifert A.; Wendorff J.H. Macromolecules 2001, 34, pp 3600-3606
- One-dimensional hopping transport in disordered organic solids. I. Analytic calculations - Cordes, H; Baranovskii SD ; Kohary K; Thomas P; Yamasaki S; Hensel F; Wendorff JH. PHYSICAL REVIEW B 2001, Vol 63, Iss 9, Artikel 094201, 9 p
- One-dimensional hopping transport in disordered organic solids. II. Monte Carlo simulations Kohary K; Cordes H; Baranovskii SD; Thomas P; Yamasaki S; Hensel F; Wendorff JH: PHYSICAL REVIEW B 2001, Vol 63, Iss 9, Artikel 094202, 5 p
- Columnar Discotics in Confined Geometries, J.Kopitzke, J.H.Wendorff, Liq. Cryst.,
- Liquid crystalline materials for LEDs, G.Lüssem, J.H.Wendorff, Polymers for Adv. Technologies, 9, 443 (1998)
- Columnar discotics for light emitting diodes, Th. Christ, B.Glüsen, A.Greiner, A.Kettner, R.Sander, V.Stümpflen, V.Tsukruk, J.H.Wendorff, Adv. Mat.9,48 (1997)
- Light emitting diodes based on a discotic main chain polymer, Th.Christ, V.Stümpflen, J.H.Wendorff, Macromol. Chem. Rapid Commun. 18, 93 (1997)
- Multi-layer light emitting diodes based on columnar discotics, I.H.Stapff, V.Stümpflen, J.H.Wendorff, D.B.Spohn, D.Möbius, Liq. Cryst., 23, 613 (1997)
- Analysis of light emitting diodes by X-ray reflectivity investigations, T.Christ, F.Geffarth, A.Kettner, G.Lüssem, O.Schäfer, V.Stümpflen, V.V.Tsukruk, J.H. Wendorff, Thin Solid Films, 302, 214 (1997)
- A reentrant Colho-Phase, W.Fimmen, B.Glüsen, A.Kettner, M.Wittenberg,J.H.Wendorff, Liq. Cryst, 23, 569 (1997)
- A plastic columnar discotic phase, B.Glüsen, A.Kettner, J.H.Wendorff, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 303, 115 (1997)
- A plastic columnar discotic phase Dp, B.Glüsen, W.Heitz, A.Kettner, J.H.Wendorff., Liq. Cryst. 20, 627 (1996)
- Transient Photoconductivity in a Discotic Hexagonal Plastic Crystal, J.Simmerer, B.Glüsen, W.Paulus, A.Kettner, P.Schuhmacher, A.Adam, K.-H. Etzbach, K. Siemensmeyer, J.H.Wendorff, H.Ringsdorf, D.Haarer, Adv. Mat., 8, 815 (1996)
