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The effect of side-chain length on the microstructure and processing window of zone-cast naphthalene-based bispentalenes

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Goetz, Katelyn P. ; Sekine, Kohei ; Paulus, Fabian ; Zhong, Yu ; Roth, Daniel ; Becker-Koch, David ; Hofstetter, Yvonne J. ; Michel, Elena ; Reichert, Lisa ; Rominger, Frank ; Rudolph, Matthias ; Hüttner, Sven ; Vaynzof, Yana ; Herzig, Eva M. ; Hashmi, A. Stephen K. ; Zaumseil, Jana:
The effect of side-chain length on the microstructure and processing window of zone-cast naphthalene-based bispentalenes.
In: Journal of Materials Chemistry C. Bd. 7 (2019) Heft 43 . - S. 13493-13501.
ISSN 2050-7534
DOI: https://doi.org/10.1039/C9TC04470A

Abstract

The solubilizing side-groups of solution-processable π-conjugated organic semiconductors affect both the crystal structure and microstructure of the respective thin films and thus charge-carrier mobility in devices. In this work, we explore how the alkyl side-chain length influences thin-film structure and charge transport in field-effect transistors of zone-cast, naphthalene-based bispentalenes. By tuning the alkyl-chain length and the casting speed, we alter the microstructure from highly aligned ribbons, to feathered ribbons, to disordered grains. Concurrently, the hole mobility changes over two orders of magnitude, from 0.001 cm2 V−1 s−1 at the fastest speeds to roughly 0.1 cm2 V−1 s−1 at slower speeds. The highest mobilities correspond to the presence of an aligned ribbon morphology. While optical measurements indicate negligible electronic differences between the molecules, grazing incidence X-ray diffraction measurements show that the films display different degrees of order and alignment. The compound with pentyl side-chains exhibits the largest tolerance to different processing conditions, yielding an aligned ribbon microstructure and high mobility over a wide range of casting speeds. Our results highlight the impact that even small changes to the molecular structure can have on the processing window and transport properties of thin-film devices.

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Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Juniorprofessur Experimentalphysik VII - Dynamik und Strukturbildung
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Juniorprofessur Experimentalphysik VII - Dynamik und Strukturbildung > Juniorprofessur Experimentalphysik VII - Dynamik und Strukturbildung - Juniorprof. Dr. Eva M. Herzig
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Ehemalige Professoren > Juniorprofessur Solarenergie - Juniorprof. Dr. Sven Hüttner
Fakultäten
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Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Ehemalige Professoren
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 30 Okt 2019 07:17
Letzte Änderung: 16 Feb 2022 11:28
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/52892