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Materialien

Die Palette verfügbarer Materialsysteme ist vielfältig und die Universität Marburg bietet hervorragende Voraussetzungen für die Zusammenarbeit mit verschiedenen Experten auf dem Gebiet der Präparation von Halbleitermaterialien. Von Interesse ist neben verschiedenen Modifikationen organischer Systeme insbesondere das Verhalten von Mischsystemen, in denen beispielsweise Moleküle mit Donator-Charakter mit Molekülen, die als Elektron-Akzeptor fungieren, kombiniert werden. Auch bei der Kombination von organischen und anorganischen Halbleitern sind viele Fragen hinsichtlich der Anregungsdynamik und dem Einfluss der Grenzfläche noch ungeklärt. In solchen Mischsystemen kann es zu einem Transfer von Ladungen oder Exzitonen von einer Komponente zur anderen kommen. Diese Transferprozesse und verschiedene Einflüsse auf die Transferdynamik lassen sich mit Hilfe der zeitaufgelösten Photolumineszenzspektroskopie nachvollziehen. Darüber hinaus ergeben sich in einigen Mischsystemen, je nach Stärke der Kopplung zwischen Donator und Akzeptor, auch spezielle Zustände an inneren Grenzflächen, so genannte „Charge-Transfer-Exzitonen“, deren Lumineszenz Einblicke in die Beschaffenheit der Grenzfläche gibt.

Beispiel für die Bildung eines Grenzflächenexzitons an einer organisch/anorganischen Grenzfläche. Organische Halbleiter von Interesse sind beispielsweise Tetracen oder Metall-Phthalocyanine. Als anorganischer Vertreter ist im Beispiel die Struktur eines Übergangsmetalldichalkogenids gezeigt.

Neben den molekularen Systemen interessieren uns auch flüssig-prozessierte Dünnfilm-Halbleitersysteme, wie etwa Polymersolarzellen oder hybride Perowskite. Letztere haben in den letzten Jahren ein bemerkenswertes Forschungsinteresse erfahren, da sie als Solarzellen trotz des simplen Herstellungsprozesses erstaunlich hohe Effizienzen liefern. Um die Materialien weiter zu optimieren, muss die Beschaffenheit der zugrundeliegenden Defekte besser verstanden werden. Die optische Spektroskopie liefert hier einen wichtigen Beitrag.