The impact of donor-acceptor polymer crystal structure and mesoscopic morphology on opto-electronic devices

Abstract

In this thesis the high performance donor-acceptor copolymer PCPDTBT (poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b’] dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothia-diazole)]) [1–3] and its two derivatives Si-PCPDTBT [4] and F-PCPDTBT [5, 6] (poly[(4,4’-bis(2-ethylhexyl)dithiene-[3,2-b:2’,3’-d]silole)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)]), poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b’]dithiophene)-alt-4,7-(5-fluoro -2,1,3-benzothia-diazole)]) were investigated. The aim was to establish a general understanding of the mesoscopic morphology and crystal structure obtained by different processing and annealing protocols. Subsequently the influence of the prepared structures on the optical, electrochemical and electronic properties was investigated. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein grundsätzliches Verständnis der Wechselwirkungen zwischen der Struktur und den elektrischen, optischen und elektrochemischen Eigenschaften der Donor-Akzeptor-Copolymere zu erarbeiten. Dafür wurde das oft zitierte und leistungsstarke Donor-Akzeptor-Copolymer Poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b’] dithiophen)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazol)] [1–3] (PCPDTBT) zusammen mit seinen zwei Derivaten F-PCPDTBT (Poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b’]dithiophen)-alt-4,7-(5-fluoro-2,1,3-benzothiadiazol)]) [5, 6] und Si-PCPDTBT (Poly[(4,4’-bis(2-ethylhexyl)dithien-[3,2-b:2’,3’-d]silol)-alt-4,7- (2,1,3-benzothiadiazol)]) [4] untersucht. Durch den Vergleich der drei Polymere wurde es möglich, den Einfluss typischer Polymerrückgrat-Modifikationen, wie das Fluorieren oder das Ersetzen eines Kohlenstoffatoms durch Silizium, zu untersuchen.