Max Planck Institute (MPI-P)

Erforschung des Ladungs- und Energietransports

Das Kompetenzzentrum Simulation der iL beschäftigt sich mit der Erforschung der Mechanismen des Ladungs- und Energietransports bei den spezifischen Materialien, die in der organischen Elektronik zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zur traditionellen anorganischen Halbleiterelektronik, wo räumlich hochgeordnete Festkörperstrukturen starke Delokalisationseffekte von Ladungsträgern bedingen und somit für hohe Leitfähigkeiten sorgen, ist in der organischen Elektronik die schwache Wechselwirkung der Moleküle im Festkörper für eine starke Lokalisation von Ladungsträgern auf die Moleküle verantwortlich. Um Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für Anwendungen in der organischen Elektronik zu entwickeln, ist daher ein molekulares Verständnis von Ladungs- und Energietransportmechanismen erforderlich.

Atomistische Simulation von Transport-Prozessen

Im Rahmen des  Spitzenclusters "Forum Organic Electronics" wird das Projekt "Morphologie und elektronische Struktur von Organik/Organik und Organik/Metalloxid-Hybridsystemen" (MESOMERIE) durchgeführt. Hier wird als Teilprojekt die atomistische Simulation von Transport-Prozessen bearbeitet. Mit dem Schwerpunkt OLED Transport- und Rekombinationsprozesse sowie Exciton-Dynamik an dotierten Schichtsystemen untersucht werden. Die Arbeiten sollen zu einem besseren Verständnis von Degradationseffekten in blauen OLEDs beitragen. Die atomistische Simulation gliedert sich in die folgenden Einzelschritte: Zunächst müssen die (meist amorphen) Dünnschicht-Morphologien generiert werden. Hierbei kommen Molekular-Dynamik-, Monte-Carlo- und Coarse-Graining-Verfahren zum Einsatz. Basierend auf diesen Geometrien werden dann die quantenchemischen Transportparameter berechnet. Anschließend werden - basierend auf den simulierten Morphologien und den berechneten Transportparametern - Transportsimulationen durchgeführt, die dann ein molekular aufgelöstes Bild beispielsweise des Ladungstransports geben.

Eindimensionale Drift-Diffusionsmodelle

Neben der atomistischen Simulation, die derzeit auf ein- und zwei-Schichtsysteme begrenzt ist, sollen auch eindimensionale Drift-Diffusionsmodelle zum Einsatz kommen, die dann auch die Simulation eines Mehrschichtsystems ermöglichen. Die verwendeten Modellgleichungen sollen in Abhängigkeit von den in den mikroskopischen Simulationen gefundenen Transportmechanismen angepasst werden.