Photonische Materialien 10. Vorlesung Einführung in quantenmechanische Aspekte und experimentelle Verfahren (1) Lumineszenz-Label (1) Supramolekulare und biologische Systeme (1) Halbleiter Nanopartikel (2) Quanten-Well-Strukturen (1) Metallische Nanopartikel Solarzellen (1) Organische Leuchtdioden und Solarzellen (1) Flüssige Kristalle (1) Displays (1) Photonische Kristalle (1) Optisch aktive Materialien (1).
Organische Halbleiter: Photodioden und Solarzellen Organische Materialien als Halbleiter Organische Solarzellen Grätzelzelle Photochromie Löcherleitung Organische Batterie Wiederholung Organische Fotodioden (OLEDS)
Elektron - Lochpaare
Leitfähigkeit
Konjugierte Systeme PPV Polypyrrole Aromatische Kohlenwasserstoffe Chelate
Konjugierte Polymere Polyacetylen Polypyprol (PPyr) Polythiophen
Schichtstruktur einer organischen Solarzelle. Zn-Phthalocyanin dient als Donator, C60 als Akzeptor. Das transparente ITO (Indium-Zinnoxid) und Aluminium bilden die Elektroden. PEDOT:PSS und Bathocuproine sind Pufferschichten, die die physikalischen und elektrischen Eigenschaften der aktiven Schicht und der Elektroden einander anpassen.
Komposite Kathode Akzeptor Donor Transparente Anode Querschnitt durch eine organische Solarzelle. Die idealisierte Skizze zeigt den Nanokomposit aus den organischen Halbleitern.
Organische Solarzelle
Herstellungstechniken Molecular Beam Epitaxie Spin Coating Rakel- (Rasor Blade) Technik (für Polymere) Lithographische Strukturierung
Grätzel Zelle
Elektrolumineszenz Polymere : Friend 1990 PPV
Interface
OLED - Materialien Kleine Moleküle Elektrolumineszente Polymere Phosphoreszenz Patterning
Kleine Moleküle Al q3
Alq3
Vorteile von OLEDs Hohe Helligkeit bei starkem Kontrast Keine Hintergrundbeleuchtung Keine Blickwinkelabhängigkeit Videotauglichkeit Weiter Temperaturbereich Vollfarbdisplays und flexible Displays möglich Niedriges Gewicht Kompakte, extrem dünne Bauweise Niedrige Herstellkosten
Flüssigkristalline Anzeigen
Temperaturabhängigkeit Farbe fest flüssig kristallin flüssig
Flüssigkristalle nematisch smektisch
Flüssigkristalle Kolumnar
Flüssigkristalle 1888 Cholesterol-Derivat Mesogene Phase Thermotrop (1% aller Moleküle) Anisotropie Fernordnung Phasen Einfluss äußerer elektrischer und magnetischer Felder
1888.. Nobelpreis1991 Pierre-Gilles de Gennes (Frankreich, *1932) Theoretische Beschreibung der Ordnungsprozesse von Flüs Polymeren, Magneten und Supraleitern Helfrich fand 1970 das theoretische Konzept für das erste technisch und kommerziell revolutionäre Flüssigkristall Display. Das Patent wurde vom Münchener Patentamt nicht erteilt, weil die Entdeckung und Entwicklung keine Erfindungshöhe hätte. Friedrich Reinitzer
Phasen nematisch (Faden) smektisch (Seife) kolumnar (Säule) flüssigkristalline Polymere Ordnungszustände Phasenübergänge Defekte Eigenschaften mechanische optische elektrische Flüssigkristalle
Selbstorganisation
Ordnung in Flüssigkristallen
Ordnungszustände Orientational: Nematic Translational: Smectic A
Ordnungszustände
Chiral Nematics Biological Molecules (cholesterol) Left-Handed Not Invariant under Inversions, Reflections
Nematische Flüssigkristalle
snapshot from a molecular dynamics simulation showing the liquid crystal molecule PCH5 in a nematic phase.
Methyloxybenzylidenbutylanilin (MBBA) Schmelzpunkt: 22 C Klärpunkt: 47 C Pentylcyanobiphenyl (5CB) Schmelzpunkt: 23 C Klärpunkt: 35 C
Nematische Moleküle
Chiral Nematische Flüssigkristalle
Chiral Nematic Phases
Smektische Flüssigkristalle Smektisch C Smektisch A
Smektische Flüssigkristalle
Smektisch
Smektische Moleküle
Smektische Phasen
Smektisch Chirale Phasen
Kolumnare Phasen
Cholesterisch
Flüssigkristalline Polymere
Polymere Flüssigkristalline Polymere
Ordnung
Ordnungsparameter
Temperaturabhängigkeit
Polarisation
Ordnungstensoren
Elastische Eigenschaften
Elastische Eigenschaften
Viskosität
Scherviskosität
Phasenübergänge
Temperaturabhängigkeit Farbe fest flüssig kristallin flüssig
Dielektrische Eigenschaften
Brechungsindex n
Texturen
Texturen
Punkt Defekte
Defekte S= ½ Defekt Punkt Defekt
Schlieren-Textur