Ladungstransferdynamiken in organisch–anorganischen hybriden Heterostrukturen – Einblicke mithilfe von Summenfrequenzspektroskopie

Abstract

AbstractOrganisch–anorganische Heterostrukturen spielen eine zentrale Rolle in modernen elektronischen und optoelektronischen Anwendungen. Dazu gehören Photodetektoren und Feldeffekttransistoren sowie die Umwandlung von Solarenergie mithilfe von Photoelektroden für Farbstoffsolarzellen, photoelektrochemischen Zellen und organischen Photovoltaiksystemen. Die Leistung solcher Systeme wird zu großen Teilen durch die Dynamik des Ladungstransfers an und zwischen (inneren) Grenzflächen, z. B. zwischen einem Halbleiter mit großer Bandlücke und molekularen Sensibilisatoren und/oder Katalysatoren, bestimmt. Daher ist ein detailliertes Verständnis der Beziehung zwischen Struktur, Dynamik und Funktion solcher funktionalen Grenzflächen notwendig, um mögliche Limitationen der Leistungsfähigkeit dieser Materialien und Systeme auf molekularer Ebene zu erklären. Die Summenfrequenzspektroskopie (SFS) als grenzflächenempfindliche Technik ermöglicht es, spezifische chemische Informationen über Grenzflächen zu erhalten. Wird diese in ein Anregungs‐Abfrage‐Schema integriert, liefert sie neben solchen chemischen Erkenntnissen eine ultraschnelle Zeitauflösung. Dieser Mini‐Review‐Artikel diskutiert die Vorteile und das Potenzial der SFS für die Untersuchung von Ladungstransferdynamiken an Grenzflächen und von strukturellen Veränderungen an inneren Grenzflächen. Es wird ein wichtiger Beitrag dieser einzigartigen spektroskopischen Einblicke in ansonsten unzugängliche Grenzflächen vorgestellt, der, so hoffen wir, neue Wege für ein besseres Verständnis der funktionsbestimmenden Prozesse in komplexen Materialien aufzeigt. Damit sollen Gemeinschaften, die sich dem Design von Materialien und Bauteilen widmen, mit Spektroskopikern zusammengebracht werden.