Photoinduzierte Erzeugung von Ladungsträgern in epitaktischen MOF‐Dünnschichten: hohe Leistung aufgrund einer indirekten elektronischen Bandlücke?

Bei anorganischen Halbleitern führt kristalline Ordnung zur Bildung einer elektronischen Bandstruktur, die deutliche Unterschiede zu ungeordnetem Material aufweist; z. B. können indirekte Bandlücken auftreten. Bei organischen Halbleitern werden solche Effekte üblicherweise nicht in Betracht gezogen, da die Bänder in der Regel flach sind und die Bandlücke daher direkt ist. Wir präsentieren hier genaue Berechnungen der elektronischen Struktur, die zeigen, dass geordnete Porphyrinstrukturen eine geringe Dispersion besetzter und nichtbesetzter Bänder aufweisen, was die Bildung einer kleinen indirekten Bandlücke zur Folge hat. Wir haben solche geordneten Strukturen experimentell mithilfe der Flüssigphasenepitaxie hergestellt und weisen nach, dass die entsprechenden kristallinen organischen Halbleiter über verbesserte photophysikalische Eigenschaften, z. B. eine hohe Ladungsträgermobilität und hohe Effizienz der Erzeugung von Ladungsträgern, verfügen. Das große Potenzial dieses neuartigen Materials demonstrieren wir anhand eines effizienten organischen Photovoltaiksystems.