@phdthesis{Steyrleuthner2014,
  author    = {Steyrleuthner, Robert},
  title     = {Korrelation von Struktur, optischen Eigenschaften und Ladungstransport in einem konjugierten Naphthalindiimid-Bithiophen Copolymer mit herausragender Elektronenmobilit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-71413},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2014},
  abstract  = {Organische Halbleiter besitzen neue, bemerkenswerte Materialeigenschaften, die sie f{\"u}r die grundlegende Forschung wie auch aktuelle technologische Entwicklung (bsw. org. Leuchtdioden, org. Solarzellen) interessant werden lassen. Aufgrund der starken konformative Freiheit der konjugierten Polymerketten f{\"u}hrt die Vielzahl der m{\"o}glichen Anordnungen und die schwache intermolekulare Wechselwirkung f{\"u}r gew{\"o}hnlich zu geringer struktureller Ordnung im Festk{\"o}rper. Die Morphologie hat gleichzeitig direkten Einfluss auf die elektronische Struktur der organischen Halbleiter, welches sich meistens in einer deutlichen Reduktion der Ladungstr{\"a}gerbeweglichkeit gegen{\"u}ber den anorganischen Verwandten zeigt. So stellt die Beweglichkeit der Ladungen im Halbleiter einen der limitierenden Faktoren f{\"u}r die Leistungsf{\"a}higkeit bzw. den Wirkungsgrad von funktionellen organischen Bauteilen dar. Im Jahr 2009 wurde ein neues auf Naphthalindiimid und Bithiophen basierendes Dornor/Akzeptor Copolymer vorgestellt [P(NDI2OD‑T2)], welches sich durch seine außergew{\"o}hnlich hohe Ladungstr{\"a}germobilit{\"a}t auszeichnet. In dieser Arbeit wird die Ladungstr{\"a}germobilit{\"a}t in P(NDI2OD‑T2) bestimmt, und der Transport durch eine geringe energetischer Unordnung charakterisiert. Obwohl dieses Material zun{\"a}chst als amorph beschrieben wurde zeigt eine detaillierte Analyse der optischen Eigenschaften von P(NDI2OD‑T2), dass bereits in L{\"o}sung geordnete Vorstufen supramolekularer Strukturen (Aggregate) existieren. Quantenchemische Berechnungen belegen die beobachteten spektralen {\"A}nderungen. Mithilfe der NMR-Spektroskopie kann die Bildung der Aggregate unabh{\"a}ngig von optischer Spektroskopie best{\"a}tigt werden. Die Analytische Ultrazentrifugation an P(NDI2OD‑T2) L{\"o}sungen legt nahe, dass sich die Aggregation innerhalb der einzelnen Ketten unter Reduktion des hydrodynamischen Radius vollzieht. Die Ausbildung supramolekularen Strukturen nimmt auch eine signifikante Rolle bei der Filmbildung ein und verhindert gleichzeitig die Herstellung amorpher P(NDI2OD‑T2) Filme. Durch chemische Modifikation der P(NDI2OD‑T2)-Kette und verschiedener Prozessierungs-Methoden wurde eine {\"A}nderung des Kristallinit{\"a}tsgrades und gleichzeitig der Orientierung der kristallinen Dom{\"a}nen erreicht und mittels R{\"o}ntgenbeugung quantifiziert. In hochaufl{\"o}senden Elektronenmikroskopie-Messungen werden die Netzebenen und deren Einbettung in die semikristallinen Strukturen direkt abgebildet. Aus der Kombination der verschiedenen Methoden erschließt sich ein Gesamtbild der Nah- und Fernordnung in P(NDI2OD‑T2). {\"U}ber die Messung der Elektronenmobilit{\"a}t dieser Schichten wird die Anisotropie des Ladungstransports in den kristallographischen Raumrichtungen von P(NDI2OD‑T2) charakterisiert und die Bedeutung der intramolekularen Wechselwirkung f{\"u}r effizienten Ladungstransport herausgearbeitet. Gleichzeitig wird deutlich, wie die Verwendung von gr{\"o}ßeren und planaren funktionellen Gruppen zu h{\"o}heren Ladungstr{\"a}germobilit{\"a}ten f{\"u}hrt, welche im Vergleich zu klassischen semikristallinen Polymeren weniger sensitiv auf die strukturelle Unordnung im Film sind.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bilkay2012,
  author    = {Bilkay, Taybet},
  title     = {Thiophen und Benzodithiophen basierte organische Halbleiter f{\"u}r aus L{\"o}sung prozessierbare Feldeffekttransistoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-66164},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Diese Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung von organol{\"o}slichen Thiophen und Benzodithiophen basierten Materialien und ihrer Anwendung als aktive lochleitende Halbleiterschichten in Feldeffekttransistoren. Im ersten Teil der Arbeit wird durch eine gezielte Modifikation des Thiophengrundger{\"u}stes eine neue Comonomer-Einheit f{\"u}r die Synthese von Thiophen basierten Copolymeren erfolgreich dargestellt. Die hydrophoben Hexylgruppen in der 3-Position des Thiophens werden teilweise durch hydrophile 3,6-Dioxaheptylgruppen ersetzt. {\"U}ber die Grignard-Metathese nach McCullough werden statistische Copolymere mit unterschiedlichen molaren Anteilen vom hydrophoben Hexyl- und hydrophilem 3,6-Dioxaheptylgruppen 1:1 (P-1), 1:2 (P-2) und 2:1 (P-3) erfolgreich hergestellt. Auch die Synthese eines definierten Blockcopolymers BP-1 durch sequentielle Addition der Comonomere wird realisiert. Optische und elektrochemische Eigenschaften der neuartigen Copolymere sind vergleichbar mit P3HT. Mit allen Copolymeren wird ein charakteristisches Transistorverhalten in einem Top-Gate/Bottom-Kontakt-Aufbau erhalten. Dabei werden mit P-1 als die aktive Halbleiterschicht im Bauteil, PMMA als Dielektrikum und Silber als Gate-Elektrode Mobilit{\"a}ten von bis zu 10-2 cm2/Vs erzielt. Als Folge der optimierten Grenzfl{\"a}che zwischen Dielektrikum und Halbleiter wird eine Verbesserung der Luftstabilit{\"a}t der Transistoren {\"u}ber mehrere Monate festgestellt. Im zweiten Teil der Arbeit werden Benzodithiophen basierte organische Materialien hergestellt. F{\"u}r die Synthese der neuartigen Benzodithiophen-Derivate wird die Schl{\"u}sselverbindung TIPS-BDT in guter Ausbeute dargestellt. Die Difunktionalisierung von TIPS-BDT in den 2,6-Positionen {\"u}ber eine elektrophile Substitution liefert die gew{\"u}nschten Dibrom- und Distannylmonomere. Zun{\"a}chst werden {\"u}ber die Stille-Reaktion alternierende Copolymere mit alkylierten Fluoren- und Chinoxalin-Einheiten realisiert. Alle Copolymere zeichnen sich durch eine gute L{\"o}slichkeit in g{\"a}ngigen organischen L{\"o}sungsmitteln, hohe thermische Stabilit{\"a}t und durch gute Filmbildungseigenschaften aus. Des Weiteren sind alle Copolymere mit HOMO Lagen h{\"o}her als -6.3 eV, verglichen mit den Thiophen basierten Copolymeren (P-1 bis P-3), sehr oxidationsstabil. Diese Copolymere zeigen amorphes Verhalten in den Halbleiterschichten in OFETs auf und es werden Mobilit{\"a}ten bis zu 10-4 cm2/Vs erreicht. Eine Abh{\"a}ngigkeit der Bauteil-Leistung von dem Zinngehalt-Rest im Polymer wird nachgewiesen. Ein Zinngehalt von {\"u}ber 0.6 \% kann enormen Einfluss auf die Mobilit{\"a}t aus{\"u}ben, da die funktionellen SnMe3-Gruppen als Fallenzust{\"a}nde wirken k{\"o}nnen. Alternativ wird das alternierende TIPS-BDT/Fluoren-Copolymer P-5-Stille nach der Suzuki-Methode polymerisiert. Mit P-5-Suzuki als die aktive organische Halbleiterschicht im OFET wird die h{\"o}chste Mobilit{\"a}t von 10-2 cm2/Vs erzielt. Diese Mobilit{\"a}t ist somit um zwei Gr{\"o}ßenordnungen h{\"o}her als bei P-5-Stille, da die Fallenzust{\"a}nde in diesem Fall minimiert werden und folglich der Ladungstransport verbessert wird. Sowohl das Homopolymer P-12 als auch das Copolymer mit dem aromatischen Akzeptor Benzothiadiazol P-9 f{\"u}hren zu schwerl{\"o}slichen Polymeren. Aus diesem Grund werden einerseits Terpolymere aus TIPS-BDT/Fluoren/BTD-Einheiten P-10 und P-11 aufgebaut und andererseits wird versucht die TIPS-BDT-Einheit in die Seitenkette des Styrols einzubringen. Mit der Einf{\"u}hrung von BTD in die Hauptpolymerkette werden insbesondere die Absorptions- und die elektrochemischen Eigenschaften beeinflusst. Im Vergleich zu dem TIPS-BDT/Fluoren-Copolymer reicht die Absorption bis in den sichtbaren Bereich und die LUMO Lage wird zu niederen Werten verschoben. Eine Verbesserung der Leistung in den Bauteilen wird jedoch nicht festgestellt. Die erfolgreiche erstmalige Synthese von TIPS-BDT als Seitenkettenpolymer an Styrol P-13 f{\"u}hrt zu einem l{\"o}slichen und amorphen Polymer mit vergleichbaren Mobilit{\"a}ten von Styrol basierten Polymeren (µ = 10-5 cm2/Vs) im OFET. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Synthese von niedermolekularen organol{\"o}slichen Benzodithiophen-Derivaten. {\"U}ber Suzuki- und Stille-Reaktionen ist es erstmals m{\"o}glich, verschiedenartige Aromaten {\"u}ber eine σ-Bindung an TIPS-BDT in den 2,6-Positionen zu kn{\"u}pfen. Die UV/VIS-Untersuchungen zeigen, dass die Absorption durch die Verl{\"a}ngerung der π-Konjugationsl{\"a}nge zu h{\"o}heren Wellenl{\"a}ngen verschoben wird. Dar{\"u}ber hinaus ist es m{\"o}glich, thermisch vernetzbare Gruppen wie Allyloxy in das Molek{\"u}lger{\"u}st einzubauen. Das Einf{\"u}hren von F-Atomen in das Molek{\"u}lger{\"u}st resultiert in einer verst{\"a}rkten Packungsordnung im Fluorbenzen funktionalisiertem TIPS-BDT (SM-4) im Festk{\"o}rper mit sehr guten elektronischen Eigenschaften im OFET, wobei Mobilit{\"a}ten bis zu 0.09 cm2/Vs erreicht werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Thesen2010,
  author    = {Thesen, Manuel Wolfram},
  title     = {Synthese und Charakterisierung von phosphoreszenten Terpolymeren und nichtkonjugierten Matrixpolymeren f{\"u}r effiziente polymere Leuchtdioden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-51709},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2010},
  abstract  = {Mit Seitenkettenpolystyrenen wurde ein neues Synthesekonzept f{\"u}r phosphoreszente polymere LED-Materialien aufgestellt und experimentell verifiziert. Zun{\"a}chst erfolgten auf Grundlage strukturell einfacher Verbindungen Untersuchungen zum Einfluss von Spacern zwischen aktiven Seitengruppen und dem Polystyrenr{\"u}ckgrat. Es wurden Synthesemethoden f{\"u}r die Monomere etabliert, durch die aktive Elemente - Elektronen- und Lochleiter - mit und ohne diesen Spacer zug{\"a}nglich sind. Durch Kombination dieser Monomere waren unter Hinzunahme von polymerisierbaren Iridium-Komplexen in unterschiedlicher Emissionswellenl{\"a}nge statistische Terpolymere darstellbar. Es wurde gezeigt, dass die Realisierung bestimmter Verh{\"a}ltnisse zwischen Loch-, Elektronenleiter und Triplettemitter in ausreichender Molmasse m{\"o}glich ist. Die Glasstufen der Polymere zeigten eine deutliche Strukturabh{\"a}ngigkeit. Auf die Lage der Grenzorbitale {\"u}bten die Spacer nahezu keinen Einfluss aus. Die unterschiedlichen Makromolek{\"u}le kamen in polymeren Licht emittierenden Dioden (PLEDs) zum Einsatz, wobei ein deutlicher Einfluss der Spacereinheiten auf die Leistungscharakteristik der PLEDs festzustellen war: Sowohl Effizienz, Leuchtdichte wie auch Stromdichte waren durch den Einsatz der kompakten Makromolek{\"u}le ohne Spacer deutlich h{\"o}her. Diese Beobachtungen begr{\"u}ndeten sich haupts{\"a}chlich in der Verwendung der aliphatischen Spacer, die den Anteil im Polymer erh{\"o}hten, der keine Konjugation und damit elektrisch isolierende Eigenschaften besaß. Diese Schlussfolgerungen waren mit allen drei realisierten Emissionsfarben gr{\"u}n, rot und blau verifizierbar. Die besten Messergebnisse erzielte eine PLED aus einem gr{\"u}n emittierenden und spacerlosen Terpolymer mit einer Stromeffizienz von etwa 28 cd A-1 (bei 6 V) und einer Leuchtdichte von 3200 cd m-2 (bei 8 V). Ausgehend von obigen Ergebnissen konnten neue Matrixmaterialien aus dem Bereich verdampfbarer Molek{\"u}le geringer Molmasse in das Polystyrenseitenkettenkonzept integriert werden. Es wurden Strukturvariationen sowohl von loch- wie auch von elektronenleitenden Verbindungen als Homopolymere dargestellt und als molekular dotierte Systeme in PLEDs untersucht. Sieben verschiedene lochleitende Polymere mit Triarylamin-Grundk{\"o}rper und drei elektronendefizit{\"a}re Polymere auf der Basis von Phenylbenzimidazol konnten erfolgreich in den Polymeransatz integriert werden. Spektroskopische und elektrochemische Untersuchungen zeigten kaum eine Ver{\"a}nderung der Charakteristika zwischen verdampfbaren Molek{\"u}len und den dargestellten Makromolek{\"u}len. Diese ladungstransportierenden Makro-molek{\"u}le wurden als polymere Matrizes molekular dotiert und l{\"o}sungsbasiert zu Einschicht-PLEDs verarbeitet. Als aussichtsreichstes Lochleiterpolymer dieser Reihe, mit einer Strom-effizenz von etwa 33 cd A-1 (bei 8 V) und einer Leuchtdichte von 6700 cd m-2 (bei 10 V), stellte sich ein Triarylaminderivat mit Carbazolsubstituenten heraus. Als geeignetstes Matrixmaterial f{\"u}r die Elektronenleitung wurde ein meta-verkn{\"u}pftes Di-Phenylbenzimidazol ausfindig gemacht, das in der PLED eine Stromeffizienz von etwa 20 cd A-1 (bei 8 V) und eine Leuchtdichte von 7100 cd m-2 (bei 10 V) erzielte. Anschließend wurden die geeignetsten Monomere zu Copolymeren kombiniert: Die lochleitende Einheit bildete ein carbazolylsubstituiertes Triarylamin und die elektronen-leitende Einheit war ein disubstituiertes Phenylbenzimidazol. Dieses Copolymer diente im Folgenden dazu, PLEDs zu realisieren und die Leistungsdaten mit denen eines Homopolymer-blends zu vergleichen, wobei der Blend die bessere Leistungscharakteristik zeigte. Mit dem Homopolymerblend waren Bauteileffizienzen von ann{\"a}hernd 30 cd A-1 (bei 10 V) und Leuchtdichten von 6800 cd m-2 neben einer Verringerung der Einsatzspannung realisierbar. F{\"u}r die abschließende Darstellung bipolarer Blockcopolymere wurde auf die Nitroxid-vermittelte Polymerisation zur{\"u}ckgegriffen. Mit dieser Technik waren kontrollierte radikalische Polymersiationen mit ausgew{\"a}hlten Monomeren in unterschiedlichen Block-l{\"a}ngen durchf{\"u}hrbar. Diese Blockcopolymere kamen als molekular dotierte Matrizes in phosphoreszenten gr{\"u}n emittierenden PLEDs zum Einsatz. Die Bauteile wurden sowohl mit statistischen Copolymeren, wie auch mit Homopolymerblends in gleicher Zusammensetzung aber unterschiedlichem Polymerisationsgrad hinsichtlich der Leistungscharakteristik verglichen. Kernaussage dieser Untersuchungen ist, dass hochmolekulare Systeme eine bessere Leistungscharakteristik aufweisen als niedermolekulare Matrizes. {\"U}ber Rasterkraft-mikroskopie konnte eine Phasenseparation in einem Gr{\"o}ßenbereich von etwa 10 nm f{\"u}r den hochmolekularen Homopolymerblend nachgewiesen werden. F{\"u}r die Blockcopolymere war es nicht m{\"o}glich eine Phasenseparation zu beobachten, was vorwiegend auf deren zu geringe Blockl{\"a}nge zur{\"u}ckgef{\"u}hrt wurde.},
  language  = {de}
}