Wachstum von Zink-Phthalocyanin-Filmen auf Si und Eignung als Material für eine Hybridsolarzelle

Abstract

In dieser Arbeit wurde das Filmwachstum von Zink-Phthalocyaninen unterschiedlicher Fluorierung untersucht. Dazu wurden dünne Filme der Phthalocyanine auf Glas, Polyimid und Silizium durch Dampfphasenabscheidung abgeschieden. Das Wachstum wurde während der Abscheidung durch optische Spektroskopie und elektrische Leitfähigkeitsmessungen untersucht. Außerdem wurden Untersuchungen der Morphologie mittels Rasterkraftmikroskopie durchgeführt. Weitere Einblicke in die Filmstruktur ermöglichte die Ellipsometrie. Dabei konnte das Wachstums der Filme auf Glas in drei Phasen unterteilt werden. Die erste Phase besteht aus einem Lagenwachstum, das durch hohe spezifische Leitfähigkeit, geringe aber wachsende Bandenaufspaltung der Q-Bande im Pc-Spektrum und niedrige Rauhigkeit gekennzeichnet ist. Die zweite Phase ist ein Inselwachstum, in der die Bandenaufspaltung konstant bleibt und ein geringerer Leitfähigkeitanstieg gemessen werden konnte. In der dritten Phase wachsen die Inseln verstärkt zusammen. Die Leitfähigkeit steigt weiter an und die Bandenaufspaltung erreicht ein Maximum. Das Wachstum auf Silizium ist dem Wachstum auf Glas ähnlich. Der Hauptunterschied liegt darin, dass durch die sehr geringe Rauhigkeit des Si die Phase 2 schon bei geringeren Schichtdicken einsetzt. Das Wachstum auf PI ist durch eine sehr geringe Bandenaufspaltung für geringe Filmdicken gekennzeichnet. Das liegt vor allem am Eindringen von Pc Molekülen in die Polymermatrix. Das spektrale Verhalten für dicke Filme entspricht wiederum dem Verhalten auf Glas.Weiterhin wurde die Eignung dieser Phthalocyanine für den Einsatz in Hybridsolarzellen aus Silizium und Phthalocyaninen untersucht. Dazu wurden Experimente zur Temperaturstabilität und Untersuchungen zum Kontaktverhalten zwischen Si und Pc mittels Fotoelektronenspektroskopie durchgeführt. Diese Messungen zeigten eine prinzipielle Eignung. Fotoleitfähigkeitsexperimente von Pc Filmen auf Si und von Kompositmaterialien aus Si und Pc wurden gemacht, um einen Ladungsträgerübertrag vom Pc auf das Si nachzuweisen. Es gibt gute Anhaltspunkte für diesen Mechanismus, allerdings ist dieser Beitrag sehr gering.