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2019-03-25Dissertation DOI: 10.18452/19809
Molecular Doping of Organic Semiconductors – Contributions to Its Basic Understanding and Application
dc.contributor.authorWegner, Berthold
dc.date.accessioned2019-03-25T08:03:19Z
dc.date.available2019-03-25T08:03:19Z
dc.date.issued2019-03-25none
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/20606
dc.description.abstractDotierung ist ein technologisches Schlüsselverfahren zur Kontrolle der Ladungsträgerdichte und der Position des Fermi-Levels in Halbleitern. Für organische Halbleiter hat sich die Verwendung von starken molekularen Elektronenakzeptoren und -donatoren als p- bzw. n-Dotanten als zuverlässigster Ansatz erwiesen. In der vorliegenden Arbeit wird eine Reihe von Themen im Zusammenhang mit der molekularen Dotierung von organischen Halbleitern untersucht. Zuerst wird die Eignung zweier verschiedener Materialparameter zur Vorhersage der Ionenpaarbildung bei der molekularen Dotierung überprüft: i) Redox-Potentiale, gemessen durch Cyclovoltammetrie (CV), und ii) Ionisationsenergie (IE) / Elektronenaffinität (EA), gemessen mittels (inverser) Photoelektronenspektroskopie (PES/IPES). Optische Absorptionsmessungen zeigen, dass Redox-Potentiale besser geeignet sind passende Materialpaare zu identifizieren als IE/EA-Werte. Zweitens wird die n-Dotierung eines prototypischen, p-artigen Co-Polymers durch metallorganische Dimere erforscht. Eine Kombination von PES/IPES, optischen Absorptions- und Leitfähigkeitsmessungen zeigt, dass das p-Polymer durch Dotierung zu einem n-Polymer transformiert werden kann. Drittens wird die p-Dotierung des Polymers P3HT durch ein bor-basiertes organisches Salz analysiert. Ein multi-experimenteller Ansatz zeigt die Bildung von Polaronen bei niedrigen und von Bipolaronen bei hohen Dotanten-Konzentrationen von über zehn Prozent. Zuletzt wird die Modifikation von elektronenselektiven Kontakten in organisch-anorganischen Metallhalogenid-Perowskit-Solarzellen (PSCs) untersucht, um Elektronensammel-Verluste zu minimieren. Hierzu wird eine Zwischenschicht aus metallorganischen Dimeren zwischen Elektrode und org. Elektronentransportschicht (ETL) eingebracht, um einen ohmschen Kontakt herzustellen. PSCs, die aus derart modifizierten elektronenselektiven Kontakte bestehen, weisen erhöhte Wirkungsgrade auf.ger
dc.description.abstractDoping is a key technological procedure to control the charge carrier density and Fermi level position in semiconductors. For organic semiconductors, the use of strong molecular electron acceptors and donors as p-type and n-type dopants, respectively, has emerged as the most reliable approach. In the present thesis, a variety of topics related to the molecular doping of organic semiconductors will be investigated. First, the suitability of two different material parameters to predict ion pair formation in molecular doping is explored: i) redox-potentials measured by cyclic voltammetry (CV) and ii) ionization energy (IE) / electron affinity (EA) measured by (inverse) photoelectron spectroscopy (PES/IPES). Optical absorption spectroscopy measurements reveal redox-potentials to be better suited to identify matching material pairs than IE/EA values. Secondly, the n-type doping of a prototypical p-type co-polymer by an organometallic dimer is studied. Combined PES/IPES, optical absorption and conductivity measurements show that the p type polymer can be rendered n-type upon doping. Thirdly, the p-type doping of the polymer P3HT by a boron based organic salt is investigated. A multi-experimental approach shows the formation of polarons at low and bipolarons at high dopant concentrations above ten percent. Finally, the modification of electron-selective contacts in organic-inorganic metal halide perovskite solar cells (PSCs) is studied in order to minimize electron collection losses. Here, an interlayer of organometallic dimers is introduced between electrode and organic electron transport layer in order to form an Ohmic contact. PSCs employing such modified electron-selective contacts show increased power conversion efficiencies.eng
dc.language.isoengnone
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin
dc.rights(CC BY-NC-SA 3.0 DE) Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschlandger
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/
dc.subjectOrganische Halbleiterger
dc.subjectmolekulare Dotierungger
dc.subjectPhotoelektronenspektroskopieger
dc.subjectOptische Absorptionsspektroskopieger
dc.subjectorganic semiconductorseng
dc.subjectmolecular dopingeng
dc.subjectphotoelectron spectroscopyeng
dc.subjectoptical absorption spectroscopyeng
dc.subject.ddc530 Physiknone
dc.titleMolecular Doping of Organic Semiconductors – Contributions to Its Basic Understanding and Applicationnone
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-110-18452/20606-9
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/19809
dc.date.accepted2019-03-01
dc.contributor.refereeKoch, Norbert
dc.contributor.refereeNguyen, Thuc-Quyen
dc.contributor.refereeKoch, Christoph T.
dc.subject.rvkVE 6307
local.edoc.pages203none
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultätnone

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