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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Stein, Arnulf
title: Electronic Structure, Band Formation and Singlet Fission Dynamics at Metal/Organic Interfaces
title_de: Elektronische Struktur, Bandausbildung und Singlet Fission Dynamik an Metall/Organik Grenzflächen
subjects: 530
subjects: 540
divisions: 120300
adv_faculty: af-12
abstract: Charge carrier injection at the metal/organic interface is crucial for the performance of organic semiconductor based (opto)electronic devices. To achieve an efficient charge carrier injection a detailed knowledge of the electronic properties at the metal/organic interface is needed. In this thesis ultraviolet photoemission spectroscopy and (time-resolved, angle-resolved) two-photon photoemission spectroscopy were utilized to reveal occupied as well as unoccupied electronic states including excitonic states and transport levels. On the one hand the electronic structure and excited state dynamics of a pentacene derivative, in particular regarding the singlet fission dynamics with respect to the film thickness on an Au(111) surface, were examined. On the other hand the electronic structure at the interface between several promising Nheteropolycyclic
semiconductors, including a porphyrin, a N-heteroacene and
different N-heteroperopyrenes, and Au(111) was revealed. The investigations of the N-heteroperopyrenes stand out as the observation of band formation via hybridization between delocalized metal bands and localized molecular orbitals at the metal/organic interface should foster efficient charge injection.
abstract_translated_text: Die Leistungsfähigkeit von auf organischen Halbleitern basierenden (opto) elektronischen Bauelementen ist stark abhängig von der Ladungsträgerinjektion an der Grenzfläche zwischen dem Metall und der Organik. Um eine effiziente Ladungsträgerinjektion zu erreichen ist ein detailliertes Wissen über die elektronischen Eigenschaften der Metall/Organik Grenzfläche notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit wurden besetzte und unbesetzte elektronische Zustände, einschließlich exzitonischer Zustände und Transportlevel, mithilfe von Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie und (winkel- und zeitaufgelöster) Zwei-Photonen Photoemissions-Spektroskopie untersucht. Zum einen wurden die elektronische Struktur sowie die Dynamik angeregter Zustände eines Pentacen
Derivates aufgeklärt. Im Fokus stand hierbei der „singlet fission” Zerfall und sein Verhalten in Abhängigkeit von der Schichtdicke der Moleküle auf einer Au(111) Oberfläche. Zum anderen wurde die elektronische Struktur an der Grenzfläche zwischen zahlreichen vielversprechenden N-Heteropolyzyklus
Halbleitern, wie einem Porphyrine, einem N-Heteroacene und verschiedenen N-Heteroperopyrenen, und Au(111) ermittelt. Die Untersuchungen an den NHeteroperopyrenen stechen heraus, da bei ihnen eine Bandausbildung zwischen delokalisierten Metallbändern und lokalisierten Molekülorbitalen beobachtet
wurde, welche eine effiziente Ladungsträgerinjektion zwischen den Materialien begünstigen sollte.
abstract_translated_lang: ger
date: 2019
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00027329
ppn_swb: 1681491176
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-273290
date_accepted: 2019-10-25
advisor: HASH(0x564e1c4f6610)
language: eng
bibsort: STEINARNULELECTRONIC2019
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Stein, Arnulf  (2019) Electronic Structure, Band Formation and Singlet Fission Dynamics at Metal/Organic Interfaces.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/27329/1/Dissertation%20-%20Arnulf%20Stein.pdf