Growth, structure and morphology of organic thin films

• Wachstum, Struktur und Morpholgie organischer Dünnfilme

Beigmohamadi, Maryam; Wuttig, Matthias (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2007)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Kurzfassung

In den letzten zwei Jahrzehnten haben sich organische Halbleiter zu einer technologisch wichtigen Klasse elektronischer Materialen entwickelt. Vielversprechende Anwendungen schließen organische Feldeffekttransistoren (OFETs), organische lichtemittierende Dioden (OLEDs), organische Laser und photo-voltaische Zellen ein. Diese Bauelement haben gemeinsam, dass sie auf organischen Dünnfilmen basieren, und dass sie sehr empfindlich sind für die kristalline Struktur dieser Filme. Im Gegensatz zu den traditionellen anorganischen elektronischen Materialien, werden organische Produkte durch komplexer und kovalent gebundene Bausteine (Moleküle), die durch schwache van der Waals (vdW) Bindungen zusammengehalten werden, charakterision. Die Morphologie und das Wachstum der organischen Filme auf isolierenden Substraten ist von besonderem Interesse, da diese Konfiguration in den organischen Dünnfilm-Transistoren (OTFTs) verwendet wird. Planare aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) haben in den Regel ein ausgeprägtes Wechselwirkungspotential, das durch vdW Wechselwirkungen beherrscht wird. Daher könnte die wechselwirkung zwischen der Molekülen und dem subsbtra eine bedeutende Rolle in der Bestimmung der entstehenden kristallienen Struktur spielen. PAHs haben eine einfache und planare Struktur und es wird uberlegt, sie wegen ihrer verhältnismäßig regelmäßigen molekularen Form, als Prototyp der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe zu benutzen. Für Perylene jedoch gibt es immer noch ein defizit an systematischen Untersuchungen über die Morphologie und die Struktur in dünnen Filmen. In dieser Dissertation ist Perylene als organisches Halbleitermaterial benutzt worden. Die Notwendigkeit, den Wachstummechanismus und die Herstellung eines hochgradig kristallenen Filmes zu verstehen, führte zur Deposition von Perylene auf unterschiedlichen Substraten. Diese Proben wurden mit unterschiedlicher Deposition und unterschiedlicher Schichtdicke hergestellt. Der Einfluß dieser Deposition parameter und des substrats ist mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) und der Röntgenbeugung (XRD) untersucht worden. AFM ist eingesetzt worden, um die Oberflächenmorphologie der Proben im realen Raum zu erforschen und XRD ist verwendet worden, um die kristalliene Struktur des Dünnfilmsystems zu bestimmen. Es wurde heraus gefunden, dass eine Metalloxid-Unterschicht und eine niedrige Depositionrate (2 °A/s), zu einer sehr eordneten Peryleneschicht führen. Weiterhin ist es für OLED Anwendungen notwendig, einen glatten und amorphen Film zu haben, weil in diesen Bauelementen, die höchstmögliche Quantenausbeute erstrebenswert. Diese Ausbeute hängt von der Wahrscheinlichkeit der strahlenden Elektron-Loch Rekombination ab, die f¨ur amorphe diejenigen Materialien am höchsten ist, in denen die mobilität der Elektronen und Löcher niedrig ist. Organischer Dampf-Phase Deposition (OVPD) und Vakuumthermische Verdampfung (VTE) wurden als Depositionsmethoden gew¨ahlt, um amorphe Filme herzustellen. Anschlißend wurder XRD und XRR Messungen durchgeführt, um die Filmmorphologie und strukturellen Eigenschaften zu bestimmen. Die thermische Stabilität des Films wurde untersucht, indem die Probe bei XRR Messungen in situ geheizt wurde.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Experimentalphysik I A und I. Physikalisches Institut [131110]
• Fachgruppe Physik [130000]