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FWF-Projekt P24528-N20


 

Echtzeitbeobachtung wachsender organischer Nanostrukturen (ROGON)

Organische Farbstoffe werden vielfach als aktive Schichten in opto-elektronischen Bauteilen wie LEDs und Solarzellen verwendet. Dabei wechselwirkt das Licht mit den elektronischen Zuständen der Moleküle. Um die fundamentalen Materialeigenschaften zu untersuchen, liegt es nahe, einkristalline Proben zu verwenden. Nicht immer liegen aber makroskopische Kristalle vor. Häufig werden die Materialien durch Vakuum-Sublimation aufgebracht, so dass die Filme nur auf einer sub-Mikrometer-Skala eine einheitliche kristalline Beschaffenheit ohne Defekte zeigen.
Ziel des Projektes ist es, die optischen und elektronischen Eigenschaften der organischen Nanostrukturen (Dünnschichtphasen und Kristallite) auf mikroskopischer Skala zu korrelieren. Ein sehr nützliches Werkzeug hierfür ist das Photoelektronen-Emissions-Mikroskop (PEEM), da es nicht nur die Morphologie mit einer lateralen Auflösung von 50 nm aufnehmen kann, sondern auch deren Veränderung während des Wachstums bzw. thermischen Ausheilens. Wird polarisiertes UV-Licht für die Anregung verwendet, lässt sich auch die Orientierung der Moleküle in einzelnen Nanostrukturen bestimmen. Im Spektroskopie-Modus kann zusätzlich deren elektronische Struktur untersucht werden. Die Absorption und die Reflektion von Licht sind komplementäre Prozesse. Für Anwendungen im PEEM spielt nur das Licht mit Energien oberhalb des Ionisationspotentials eine Rolle. Das sichtbare oder infrarote Licht, obwohl technisch relevant, wird nicht genutzt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll daher an einer Kombination der optischen Spektroskopie und der Photoelektronen-Mikroskopie gearbeitet werden.
Das Experiment ist sehr gut dazu geeignet, Wachstumsprozesse von organischen Molekülen wie Pentazen oder perfluoriniertem Pentazen auf Cu(110)-Oberflächen in Echtzeit zu untersuchen. Durch die Präparation von Schichten aus verschiedenen Molekülen lässt sich die Wechselwirkung dieser Moleküle im Detail studieren. Es ist beabsichtigt die elektronischen Eigenschaften mittels PEEM und die optischen Eigenschaften mit Hilfe der Differentiellen Reflektionsspektroskopie (DRS) zu untersuchen. Mit beiden Techniken soll das Wachstum organischer Nanostrukturen simultan beobachtet werden. Die Kombination beider Techniken erlaubt es, die Morphologie und Kristallstruktur mit den elektronischen und optischen Eigenschaften der untersuchten Nanostrukturen unmittelbar zu verknüpfen. Durch Optimierung der Wachstumsparameter ist es dann möglich, bestimmte Kristallit-Strukturen mit vorgegebenen opto-elektronischen Eigenschaften gezielt und reproduzierbar herzustellen.

Institut für Experimentalphysik

Abteilung AOP

Adresse

Johannes Kepler Universität Linz
Altenberger Straße 69
4040 Linz

Standort

Physikgebäude, 1. Stock, Raum P119

Projektleitung

Assoz.-Univ.-Prof. Dr. Thorsten Wagner

Telefon

+43 732 2468 5325

Website

jku.at/iep