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Charge Transfer and Band Formation at Metal/Organic Interfaces

Gerbert, David

German Title: Landungstransfer und Bandausbildung an Metall/Organik-Grenzflächen

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Abstract

Both, well-defined molecular ordering and the electronic structure at metal/organic interfaces and within thin molecular films are fundamental for charge carrier injection and charge transport in organic electronic devices. This thesis presents a combined study of temperature-programmed desorption, ultraviolet and two-photon photoemission spectroscopy targeting the underlying correlation between charge transfer, hybridization and band formation. Angle-resolved photoemission measurements expose that hybridization at metal/organic interfaces implies a charge carrier density redistribution which in combination with band formation presumably enables improved charge injection. As hybrid bands crossing the Fermi energy additionally determine the transferred amount of charge, charge transfer may serve as sufficient prerequisite for underlying hybridization or band formation at metal/organic interfaces. The observation of an extended space charge region and unoccupied intermolecular hybridization in epitaxial films additionally proves increased charge carrier injection properties in thin molecular films with well-defined molecular ordering and electronic structure.

Translation of abstract (German)

Sowohl die Anordnung der Moleküle, als auch die elektronische Struktur an Metall/Organik-Grenzflächen oder in dünnen Molekülfilmen beeinflussen grundlegend die Ladungsinjektion und den Ladungstransport in optoelektronischen Bauelementen. Im Rahmen dieser Arbeit wird mittels Temperatur-programmierter Desorptionsspektroskopie, UV-Photoelektronenspektroskopie und Zwei-Photonen-Photoelektronenspektroskopie der zugrunde liegende Zusammenhang zwischen Ladungstransfer, Hybridisierung und Bandausbildung untersucht. Winkelaufgelöste Photoemissions-Messungen zeigen, dass Hybridisierung eine Ladungsdichte-Umverteilung an Metall/Organik-Grenzflächen bewirkt, die in Kombination mit Bandausbildung eine verbesserte Ladungsinjektion ermöglicht. Da zusätzlich auch Hybridbänder nahe der Fermi-Energie den vorherrschenden Ladungstransfer bestimmen, kann dieser als hinreichender Hinweis auf eine Hybridisierung oder gar Bandausbildung an Metall/Organik Grenzflächen angesehen werden. Das Ausbilden einer ausgedehnten Raumladungszone und unbesetzter, intermolekularer Hybridbänder in epitaktischen Filmen unterstreicht außerdem die dadurch erhöhte Ladungsinjektion in dünnen Molekülfilmen mit wohldefinierter Molekülordnung und elektronischer Struktur.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Pucci, Prof. Dr. Annemarie
Date of thesis defense: 20 April 2017
Date Deposited: 18 May 2017 09:27
Date: 2017
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
540 Chemistry and allied sciences
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