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year 2020
author(s) Michael Tzschoppe
title Infrarotspektroskopische Untersuchungen an organischen Halbleitern und quasi-eindimensionalen Elektronensystemen
KIP-Nummer HD-KIP 20-39
KIP-Gruppe(n) F6
document type Dissertation
Keywords infrared spectroscopy, N-heteropolycyclic molecules, doping of organic thin films, molecular orientation in thin films, quasi-1D electron systems, adsorbate induced effects
Abstract (de)

In der vorliegenden Doktorarbeit werden organische Halbleiter und quasi-eindimensionale Elektronensysteme mittels Infrarotspektroskopie und strukturaufklärender Methoden, vornehmlich im Ultrahochvakuum, charakterisiert. Das bromierte Tetraazaperopyren TAPP-Br, ein halbleitendes Molekül mit Potential für die Anwendung in der organischen Optoelektronik, wird auf verschiedenen Substraten (Silizium, Gold) in bauteilrelevanten Schichtdicken von etwa 20 nm hinsichtlich seiner molekularen Orientierung untersucht, wobei eine starke Abhängigkeit von der Herstellungsmethode sowie die Möglichkeit einer höchst anisotropen Ausrichtung festgestellt wird. Zudem wird das Verhalten beim Kondensieren des Moleküls auf Oberflächen und in Mischungen mit typischen p- und n-Dotanten (Molybdänoxid, Kalzium) charakterisiert. Auf Gold wird eine temperaturabhängige Umorientierung der CF-Seitenkette beobachtet. Die Wechselwirkung mit Molybdänoxid und Kalzium führt zu einer Verformung des Moleküls. Im Fall des Kalziums wird ein Ladungstransfer abgeleitet. Im zweiten Teil der Arbeit wird der Einfluss verschiedener Adsorbate auf das quasi-eindimensionale Elektronensystem der Si(553)-Au-Oberfläche untersucht. Durch die Adsorption von H2 und O2 wird ein Übergang zu einem isolierenden Zustand induziert. Im Fall von adsorbierten C70 weisen die Beobachtungen auf einen geringen Ladungstransfer auf das Fulleren hin, wohingegen für Tetraazaperopyrene eine Einengung der Wellenfunktion in die eindimensionalen Kanäle sowie ein signifikanter Einfluss der Halogenierung auf die Dämpfung der plasmonischen Anregung festgestellt wird.

Abstract (en)

In this PhD thesis organic semiconductors and quasi-one-dimensional electron systems are characterized by infrared spectroscopy and structure elucidating methods, mainly in ultra-high vacuum. The brominated tetraazaperopyrene TAPP-Br, a semiconducting molecule with potential for application in organic optoelectronics, is investigated on different substrates (silicon, gold) in component-relevant layer thicknesses of about 20 nm with respect to its molecular orientation. Strong dependency on the fabrication process as well as the possibility for highly anisotropic alignment is found. In addition, the molecules’ behavior during condensation on surfaces and in mixtures with typical p- and n-dopants (molybdenum oxide, calcium) is characterized. On gold, a temperature-dependent reorientation of the CF side chain is observed. The interaction with molybdenum oxide and calcium leads to a deformation of the molecule. In case of calcium a charge transfer is deduced. In the second part, the influence of different adsorbates on the quasi-one-dimensional electron system of the Si(553)-Au surface is investigated. A transition to an insulating state is induced by the adsorption of H2 and O2. In case of adsorbed C70, the observations indicate a low charge transfer to the fullerene, whereas for tetraazaperopyrenes, an increased confinement of the wave function into the one-dimensional channels, as well as a significant influence of the halogenation on the damping of the plasmonic excitation is found.

bibtex
@phdthesis{mtdiss,
  author   = {Michael Tzschoppe},
  title    = {Infrarotspektroskopische Untersuchungen an organischen Halbleitern und quasi-eindimensionalen Elektronensystemen},
  school   = {Universit├Ąt Heidelberg},
  year     = {2020}
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