TU Darmstadt (MaWi)

Die Jaegermann-Gruppe am InnovationLab ist Teil des Kompetenzzentrums Analytik. Hier arbeiten wir eng mit der Pucci-Gruppe (Universität Heidelberg) und der Kowalsky-Gruppe (Technische Universität Braunschweig) zusammen.

Unsere Forschung am iL konzentriert sich hauptsächlich auf chemische und elektronische Eigenschaften von Oberflächen und Grenzflächen organischer Halbleitersysteme. Wir arbeiten besonders an

  • Dotiermechanismen,
  • gezielter Veränderung der Kontaktgrenzflächen,
  • der Korrelation von elektronischen Material- und elektrischen Geräteeigenschaften von OLEDs und
  • dem Einfluss der Flüssigphasenpräparation auf die elektronischen Materialeigenschaften.

Die Hauptkompetenz unserer Gruppe sind Photoelektronenspektroskopie-Methoden wie XPS / UPS und IPES sowie Kelvin-Sonden.

Dotierung organischer Halbleiter

Die systematische Dotierung organischer Halbleiter mit organischen oder anorganischen Materialien ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, ihre elektronischen Eigenschaften zu beeinflussen. Die Änderung der Ladungsträgerkonzentration ist ein Schlüssel zur Optimierung der Puffer- oder Injektionsschichten organischer Bauelemente. Unsere Forschung konzentriert sich auf die Klärung von Dotiermechanismen, insbesondere auf die Dotiereffizienz und das Dotierlimits. Ein weiteres Forschungsthema ist die Beziehung zwischen elektronischen und morphologischen Eigenschaften dotierter Schichten.

Korrelation elektrischer Geräteeffekte und elektronischer Materialeigenschaften in OLEDs

In diesem Projekt soll ein allgemeines Verständnis der Ursachen einiger Effekte entwickelt werden, die in IV-Kurven (Strom / Spannung) und CV-Kurven (Kapazität / Spannung) von OLED-Geräten beobachtet wurden. Hier soll eine Korrelation zwischen den mikroskopischen strukturellen molekularen Eigenschaften, dem elektronischen Material und den Grenzflächeneigenschaften und deren Auswirkungen auf das makroskopische Verhalten elektrischer Geräte dargestellt werden. Hierzu werden ausgewählte Teile der Gerätestrukturen in definierte Modellsysteme übertragen, die eine detaillierte Untersuchung der relevanten Aspekte ermöglichen. Darüber hinaus helfen Driftdiffusionssimulationen dabei, einen Zusammenhang zwischen elektronischen und elektrischen Eigenschaften herzustellen.

Grenzflächenmodifikationen für die organische Elektronik

Das Entwerfen elektronischer Kontakteigenschaften anorganischer/organischer und organischer/organischer Heterokontakte ist eine der Schlüsseltechniken für hocheffiziente Bauelemente. Hier verwenden wir selbstorganisierende Monoschichten für eine definierte Abstimmung von Substratarbeitsfunktionen und Benetzungseigenschaften. Unser Forschungsschwerpunkt liegt auf der Korrelation von molekularen Dipolen, elektronischen Grenzflächenangleichungen und Kontaktpotentialen ausgewählter Systeme.

Röntgen-Photoemissionsspektroskopie (XPS)

Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) ermöglicht chemische und elektronische Untersuchungen von Oberflächen und Grenzflächen. Die Probenoberfläche wird mit monochromatischen Röntgenstrahlen bestrahlt. Die emittierten Photoelektronen werden energiedespersiv erfasst. Aufgrund ihres kleinen unelastischen mittleren freien Weges in Festkörpern ist XPS eine extrem oberflächenempfindliche Methode. Chemische Informationen von XPS sind die Elementverteilungen und deren Stöchiometrie sowie die Oxidationszustände der Elemente. Am InnovationLab verwenden wir eine "VersaProbe 5000" von Ulvac-Phi, die mit einer monochromen Aluminium-Röntgenröhre und einem konzentrischen Hemispherical-Analysator ausgestattet ist. Für die In-situ-Analyse wird es an ein integriertes UHV-System angeschlossen, das mit mehreren Verdampfungskammern und einer Glovebox für die Flüssigphasenvorbereitung ausgestattet ist.

UV-Photoemissionsspektroskopie (UPS)

Die UV-Photoemissionsspektroskopie (UPS) ermöglicht die Bestimmung der Eigenschaften elektronischer Oberflächen und Grenzflächen. Hier wird eine Heliumentladungslampe verwendet, um Anregungslicht bereitzustellen. Das Verfahren eignet sich besonders für die Valenzelektronenspektroskopie. Mit UPS können die Position des Fermi-Niveaus sowie die elektrischen Oberflächenpotentiale durch Quantifizierung der Ionisationspotentiale und Austrittsarbeiten bestimmt werden. Im Falle einer schrittweisen Materialabscheidung auf Substraten können typische Mechanismen der Kontaktbildung untersucht werden, z.B. Ladungstransfers und Potentialverteilungen um den Kontakt (Bandbiegung und Grenzflächendipol). Darüber hinaus ermöglicht die UPS die Bestimmung elektronischer Barrierehöhen an Grenzflächen.

Kelvin Probe

Als ergänzende Methode zur UPS kann die Kelvin-Sonde auch die Austrittsarbeit und die elektrischen Oberflächenpotentiale messen. Im Gegensatz zur UPS, die UV-Licht als Anregungsquelle verwendet, arbeitet die Kelvin-Sonde vollständig berührungslos mit einem periodisch oszillierenden Metallgitter. Dies verhindert eine mögliche thermodynamische Ungleichgewichtssituation als Folge der UV-Lichteinstrahlung. Die Austrittsarbeit kann jedoch nicht absolut, sondern nur relativ zu einem Standardmaterial quantifiziert werden.



PhD Students

Patrick Reiser

PhD student
contact via email
Room: E 4.08

Phone: +49 (0) 6221 54 19 124 (iL)

Florian Ullrich

PhD student
contact via email
Room: E 4.08

Phone: +49 (0) 6221 54 19 106 (iL)

Master & Bachelor

Sun Myung Kim

Bachelor student
Room: E 4.08

Phone: +49 (0) 6221 54 19 124 (iL)

Alumni

  • Dr. Julia Maibach
  • Sebastian Stolz
  • Martin Schwarze
  • Marc Hänsel
  • Paula Connor