Electronic structure and nature of excitation processes in conjugated organic materials : theoretical concepts and experimental studies / Egbert Zojer

• VerfasserIn: Zojer, Egbert
• Place / Publishing House: 1999
• Year of Publication: 1999
• Language: English
• Physical Description: 328 S.; zahlr. graph. Darst.

ger: Das besondere Interesse an konjugierten organischen Materialien läßt sich durch zahlreiche Anwendungen in Leuchtdioden, Lasern, Solarzellen und Transistoren erklären. Das Ziel dieser Dissertation ist ein besseres Verständnis der Eigenschaften dieser Substanzklasse durch eine Kombination verschiedener theoretischer und experimenteller Methoden. Optische und geometrische Parameter von neutralen und dotierten Molekülen werden mit Hilfe quantenchemischer Methoden untersucht. Dabei werden die Auswirkungen von Interketten-Wechselwirkungseffekten besonders beachtet. Sowohl semiempirische als auch ab-initio Berechnungen werden mit neuen Experimenten verglichen. Zusätzlich werden impulsabhängige Anregungsprozesse untersucht. Dies geschieht einerseits mit Hilfe simulierter inelastischer Streuquerschnitte und anderererseits durch Elektronen_Energieverlust Experimente. Die Ergebnisse erlauben ein Verständnis des Übergangs von molekularen Beschreibungsmodellen über die sogenannte Quasi-Bandstruktur in Oligomeren mittlerer Kettenlänge bis hin zu 1-dimensionalen Bändern in konjugierten Polymeren. In mit Alkalimetallen dotiertem Hexaphenyl wurde auch ein quasi-metallisches Verhalten beobachtet. Um die Ordnung in Proben aus konjugierten Polymeren zu verbessern wurden auch Orientierungseffekte in lyotropen flüssigkristallinen Matrixmaterialien untersucht.

eng: Conjugated organic materials are interesting because of a number of applications as active materials in light emitting devices, lasers, solar-cells and thin film transistors. The aim of this thesis is to provide a better understanding of the properties of this class of substances by combining different theoretical methods with experimental techniques. Optical and geometric characteristics of pristine and redox- doped phenylene based molecules are investigated by quantumchemical methods. Special attention is paid to inter-chain interaction effects. Here semi-empirical as well as ab-initio simulations (+ band structure calculations) are compared to new experimental data. Additionally momentum dependent excitation processes in organic materials are investigated on the one hand by simulating momentum dependent scattering cross sections and on the other hand by performing electron energy-loss experiments. The results help to understand the evolution from a molecular picture in short chains via a quasi-band description for oligomers of intermediate length to continuous 1-dimensional bands in conjugated polymers. Momentum dependent investigations of highly alkali metal doped sexiphenyl show that also a quasi-metallic state can be reached in organic molecular crystals. To improve the order in conjugated polymer samples orientation effects in a lyotropic liquid crystalline matrix material are studied.