Atomistische Computersimulationen von Defekten und deren Bewegung in Metalloxiden

Prof. Dr. K. Albe (FG Materialmodellierung)
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Ziel des Projektes ist es, ein genaues Verständnis der Ermüdungsmechanismen am Kontakt von transparent leitfähigem Oxid (TCOs) und organischem Halbleiter zu erzielen. Dabei gliedert sich das geplante Arbeitsprogramm in zwei Teile.

Auf Grundlage von Rechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie sollen Punktdefekteigenschaften und Beweglichkeiten von Leerstellen und Zwischengitteratomen als Funktion des Ladungszustandes und chemischen Potentials der Konstitutenten bestimmt werden. Die Arbeiten bauen auf den Ergebnissen des zuvor untersuchten ZnO auf und sollen in dieser Antragsphase aber auf Indiumoxide und das technologisch relevante ITO ausgedehnt werden. Zur Berechnung der Migrationsbarrieren werden Verfahren der Sattelpunktsuche mittels „Nudged Elastic Bands“ und die Dimermethode zum Einsatz kommen.

Die Erkenntnisse über die Defektzustände im Elektrodenmaterial dienen als Eingangsgrößen für den zweiten Teil des Arbeitsprogramms, der die Modellierung von Ladungstransport im organischen Halbleiter unter Berücksichtigung der elektronischen Zustände in Elektrode und OLED zum Ziel hat. Mit Hilfe eines Gittergas- Modells, das den Elektronentransport mit einem Hopping-Modell auch im raumladungsbegrenzten Fall (space charge limited current) beschreibt, sollen Bauteileigenschaften und Ermüdungsverhalten für verschiedenste Szenarien modelliert werden. Die Arbeiten erfolgen in enger Abstimmung mit den Teilprojekten D3 (Klein), D4 (Gassmann / v. Seggern), und C5 (Genenko/v.Seggern).