| dc.date.accessioned | 2022-07-14T08:34:29Z | |
| dc.date.available | 2022-07-14T08:34:29Z | |
| dc.date.issued | 2021-08 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202207116453 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/13998 | |
| dc.language.iso | ger | ger |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 540 | |
| dc.title | Feldeffekttransistoren auf Basis von amorphen organischen Schichten und selbstassemblierten Mikro- und Nanodrähten | ger |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung neuer Funktionsmaterialien zur Herstellung von OFETs auf Basis von selbstassemblierten Mikro- und Nanodrähten. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf Elektronentransportmaterialien zur Erzeugung von ambipolaren Transistoren gelegt. Als Selbstassemblierungsverfahren wurde das Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre (DUSA) ausgewählt, da sie eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber anderen lösungsmittelbasierten Methoden verfügt. Dadurch dass das Drahtwachstum direkt auf dem gewünschten Substrat stattfindet, können nicht nur ultralange Drähte in gewünschter Konzentration erzeugt werden, es bietet auch die Möglichkeit mit Hilfe von Bottom-Kontakt Transistorsubstraten direkt funktionsfähige Bauteile zu erhalten. Auf diese Weise konnten im Rahmen dieser Arbeit mit verschiedenen, hauptsächlich organischen, Materialien erfolgreich n-leitende und sogar ambipolare Draht-OFETs hergestellt werden. Zur Herstellung von ambipolaren Transistoren stehen zwei Herangehensweisen zur Verfügung: (1) die Kombination eines n-leitenden Materials mit einem p-leitenden Material innerhalb einer Heterostruktur oder (2) die Verwendung eines Materials, das intrinsische Ambipolarität aufweist. Während der zweite Ansatz dem ersten aufgrund der einfacheren Verarbeitung in nur einem Schritt vorzuziehen ist, kann im ersten Fall auf eine wesentlich größere Bandbreite an Materialien zurückgegriffen werden. Für (1) wurden im Zuge dieser Arbeit bekannte n-Leiter wie das C₆₀ Fulleren sowie verschiedene Perylendiimid-Derivate wie SPDI und DFPP als Drahtbildner eingesetzt und mit einer p-leitenden, amorphen Schicht überzogen. Hierfür wurden von Salbeck et al. synthetisierte Spiro-Arylamine, u.a. die bisher unveröffentlichten Verbindungen Spiro-XTTB sowie Spiro-mTTB, verwendet. So gefertigte Heterostruktur-OFETs zeigten einen ausgeglichenen, ambipolaren Ladungstransport mit Beweglichkeiten von bis zu μh = 5,5 x 10-⁴ cm²/ Vs sowie μe = 6,7 x 10-⁴ cm²/Vs. (2) Zur Erzeugung eines ambipolaren Materials, wurden innerhalb der Arbeitsgruppe Salbeck et al. neue Fulleren-Arylamin-Derivate synthetisiert. Die bisher unbekannte Verbindung MeOTAD C₆₀ zeigte unter Anwendung der DUSA mit verschiedenen Lösungsmittelsystemen die Bildung von Mikronadeln. Auf Bottom-Kontakt Substraten zeigen diese Nadeln einen ambipolaren Ladungstransport mit beachtlichen Beweglichkeiten von μe = 2,7 x 10-² cm²/Vs und μh = 1,8 x 10-³ cm²/Vs. Desweiteren wurde im Zuge dieser Arbeit das erste Mal die DUSA-Methode für Komplexverbindungen angewendet. Die von Prof.Weber zur Verfügung gestellten amphiphilen Verbindungen wurden eingehend auf ihre Selbstassemblierungseigenschaften untersucht. Neben Mikrosowie Nanodrähten konnte die seltene Erscheinung eines verdrillten Bandes für die achiraleVerbindung CuL8 beobachtet werden, welche auf eine Verkippung der Moleküle innerhalb der Doppelschicht zurückgeführt wurde. Mit zwei Kupferkomplexen, CuL8 sowie CuL16, konnten Draht-OFETs mit Lochbeweglichkeiten von bis zu μh = 6,0 x 10-⁴ cm²/Vs bzw. μh = 1,1 x 10-⁴ cm²/Vs erzielt werden. Darüber hinaus wurde materialübergreifend der Einfluss des Haftvermittlers HMDS auf das Assemblierungsverhalten zum Einen und auf die OFET-Performance zum Anderen untersucht. Überraschender Weise zeigte die Silanisierung der Oberfläche wenig Auswirkungen auf das Drahtwachstum. In Bezug auf die OFET-Performance zeigte sich ein positiver Einfluss auf unpolare Verbindungen wie die Spiro-Arylamine, SPDI sowie MeOTAD C₆₀, während die HMDSVorbehandlung bei den polaren Verbindungen wie den Kupferkomplexen sowie DFPP zu einer Verschlechterung der Performance führte. | ger |
| dcterms.abstract | The aim of this work was the investigation of new functional materials for the production of OFETs based on self-assembled micro- and nanowires. Particular attention was paid to electron transport materials for the generation of ambipolar transistors. Drying under solvent atmosphere (DUSA) was chosen as the self-assembly method because of different advantages over other solvent-based methods. Due to the fact that the wire growth takes place directly on the substrate, not only ultra-long wires can be produced in the desired concentration, it also offers the possibility to obtain functional components directly by using bottom-contact transistor substrates. In this way, n-type and even ambipolar wire OFETs could be successfully fabricated in this work with various, mainly organic, materials. Two approaches are available to fabricate ambipolar transistors: (1) combining an n-type material with a p-type material within a heterostructure, or (2) using a material that exhibits intrinsic ambipolarity. While the second approach is preferable to the first due to t he simpler processing in just one step, in the first case a much wider range of materials can be used. In the course of this work, known selfassembling n-type conductors such as C₆₀ fullerene and various perylenediimide derivatives such as SPDI and DFPP were used and coated with a p-type, amorphous layer to form a heterostructure (1). For this purpose, spiro-arylamines synthesized by Salbeck et al., including the previously unpublished compounds Spiro-XTTB and Spiro-mTTB, were used. Heterostructure OFETs manufactured in this way showed balanced, ambipolar charge transport with mobilities of up to μh = 5.5 x 10-⁴ cm²/Vs and μe = 6.7 x 10-⁴ cm²/Vs. (2) To create an ambipolar material, new fullerene arylamine derivatives were synthesized by Salbeck et al.. The previously unknown compound MeOTAD C₆₀ showed the formation of microneedles using DUSA with different solvent systems. On bottom-contact substrates, these needles show ambipolar charge transport with considerable mobilities of μe = 2.7 x 10-² cm²/Vs and μh = 1.8 x 10-³ cm²/Vs. Furthermore, in the course of this work, the DUSA method was applied for the first time for complex compounds. The amphiphilic compounds provided by Prof. Weber were studied in detail regarding their self-assembly properties. In addition to micro- and nanowires, the rare appearance of a twisted ribbon could be observed for the achiral compound CuL8. This was attributed to a tilting of the molecules within the bilayer. With two copper complexes, CuL8 and CuL16, wire OFETs with hole mobilities of up to μh = 6.0 x 10-⁴ cm²/Vs or μh = 1.1 x 10-⁴ cm²/Vs can be achieved. In addition, the influence of the adhesion promoter HMDS on the assembly behavior on the one hand and on the OFET performance on the other hand was examined across all materials. Surprisingly, surface silanization showed little effect on wire growth. With regard to the OFET performance, a positive influence was found on non-polar compounds such as the spiroarylamines, SPDI and MeOTAD C₆₀, while the HMDS pretreatment led to a deterioration in performance for polar compounds such as the copper complexes and DFPP. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Isenberg, Carolin | |
| dcterms.dateAccepted | 2022-05-06 | |
| dcterms.extent | vi, 187, VI Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Chemie | |
| dc.contributor.referee | Saragi, Tobat P. I. (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Pietschnig, Rudolf (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Organischer Feldeffekttransistor | ger |
| dc.subject.swd | Nanodraht | ger |
| dc.subject.swd | Funktionswerkstoff | ger |
| dc.subject.swd | Physikalisch-chemische Eigenschaft | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true | |
