Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping

Resum

Els dispositius de semiconductors orgànics estan guanyant importància en l'obertura d'una gran varietat d'aplicacions en l'actualitat. Una estratègia clau per desenvolupar dispositius electrònics orgànics de millor rendiment és el dopatge molecular, on s'introdueix una molècula dopant per augmentar els portadors de càrrega. Malgrat els avenços en el camp, molt pocs estudis s'han centrat a entendre les relacions estructura-propietat en el dopatge molecular. És ben sabut que l'estructura de les molècules OSC afecta la cristal·linitat de les pel·lícules, però les seves implicacions sobre el mecanisme de dopatge i l'eficiència del dopatge no s'han explorat del tot. En aquesta tesi, explorem les propietats interfacials dopants/semiconductors orgànics en relació amb l'estructura molecular de les molècules emprades. Per a la investigació s'han escollit derivats de BTBT amb diferents grups laterals en combinació amb dos dopants, que tenen una energia d'ionització similar però amb diferents formes moleculars. Mitjançant l'ús d'una combinació de tècniques de difracció de raigs X basades en sincrotró, AFM i mètodes espectroscòpics, s'han investigat les propietats interfacials i l'evolució dels nivells electrònics durant el dopatge. En primer lloc, s'ha investigat l'estructura de la interfície formada entre C60F48 i C8-BTBT. Es va demostrar que l'impacte de C60F48 en els OFET C8-BTBT té un doble paper beneficiós en la millora de la mobilitat i l'estabilitat dels OFET C8-BTBT. S'ha realitzat una investigació addicional del paper dels grups laterals de semiconductors orgànics en les propietats interfacials comparant les interfícies C60F48/DPh-BTBT i C60F48/C8-BTBT. En ambdós casos s'observen diferents morfologies interfacials, que afecten fortament la distribució de la funció de treball a nanoescala de la interfície. Per investigar la influència de l'estructura molecular del dopant, es van investigar pel·lícules d'heteroestructura de F6TCNNQ sobre C8-BTBT. A diferència de C60F48, F6TCNNQ és pla. S'observa que els complexos de transferència de càrrega F6TCNNQ-C8-BTBT s'estaven formant a la interfície durant la deposició F6TCNNQ, que genera portadors mòbils lliures a la pel·lícula, per tant, millora la mobilitat i provoca un canvi en la tensió llindar dels OFET C8-BTBT. Finalment, s'ha realitzat la caracterització de la formació de complexos de transferència de càrrega a diferents temperatures, heteroestructures invertides i pel·lícules coevaporades C8-BTBT-F6TCNNQ.

Data del Ajut	26 de jul. 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Carmen Ocal García (Director/a), Eva Maria Pellicer Vila (Tutor/a) & Barrena Villas, Esther (Director/a)