Einführung einer neuen Generation von optoelektronischen Geräten
Heutzutage werden zumeist anorganische Halbleiter bei der Herstellung optoelektronischer Geräte genutzt. Dennoch entstehen aufgrund der komplizierten Verarbeitungsmethoden erhöhte Herstellungskosten. Alternativ hierzu können organische Halbleiter, wie beispielsweise konjugierte Polymere, leichter hergestellt werden. Ihre Anwendung ist jedoch begrenzt, da ihre derzeitige Leistung unbefriedigend ist. Um dieses Problem anzusprechen, wurden im Rahmen des DISCEL-Projekts funktionale diskotische, flüssigkristalline Materialien ausgiebig untersucht, um die konjugierten Polymere ersetzen zu können. Die flüssigkristallinen Materialien wurden als leistungsfähigere, selbstordnende organische Halbleiter betrachtet. Im Rahmen des Projekts wurde nicht nur an der Synthese und Optimierung der Verfahrensbedingungen gearbeitet, sondern auch an der Bestimmung der grundlegenden physikalischen Parameter. Nach der Durchführung von impulsradiolytischen, zeitaufgelösten Mikrowellenleitfähigkeitstests bei sowohl p- als auch n-leitenden Materialien wurde herausgefunden, dass die meisten der genutzten Materialien eine hohe Ladungsträgermobilität aufweisen. Somit unterstützen Hexabenzocoronen-Derivate (HBC) bei Raumtemperatur den raschen Ladungstransport. Im Unterschied zu den vorherigen Erwartungen konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden, dass die Chiralität der verzweigten Alkyl-Nebenketten die Mobilität positiv beeinflusst, während Reinheit genau dies tut. Im Vergleich zu p-leitenden zeigten die n-leitenden Komponenten eine schwächere Mobilität für die HBCs. Gemessen wurde auch die lichtinduzierte Ladungstrennung an dünnen, Spin-beschichteten Überzügen aus einer Mischung von Perylenediimid-Derivaten (PEDI) und zwei verschiedenen HBCs. Dabei wurde die blitzphotolytische, zeitaufgelöste Mikrowellenleitfähigkeit genutzt. Bei langen Wellenlängen, wo eine Absorption in Kombinationsregionen auftritt, in denen HBC und PEDI in engem Kontakt zueinander stehen, findet eine direkte lichtinduzierte Ladungstrennung statt. Je höher die Lichtintensität bei der direkten lichtinduzierten Ladungstrennung ist, desto niedriger ist die Effektivität der Ladungstrennung. Im Rahmen des DISCEL-Projekts wurden auch drei verschiedene Arten elektronischer Geräte hergestellt und bewertet, die flüssigkristalline, diskotische Halbleiter nutzen. Das erste bezieht photovoltaische Dioden (PVD) ein, die für Solarzellen genutzt werden können. Dazu zählen auch Batterieladegeräte für schnurlose Vorrichtungen oder flexible Platten, die in Gebäuden und Gewächshäusern Anwendung finden. Die zweite Kategorie sind Leuchtdioden (LED - Light Emitting Diodes), die auf klein- und großflächige Anzeigen ausgerichtet sind. Bei der dritten Art handelt es sich um Feldeffekttransistoren (FET), die Anwendung in Einweg-Mikrochips finden, welche in Verbrauchermärkten als auch im Gesundheitswesen genutzt werden.
