This thesis addresses the identification and characterization of spin states in optoelectronic materials and devices using multiple spin-sensitive techniques. For this purpose, a systematic study focussing on triplet states as well as associated loss pathways and excited state kinetics was carried out. The research was based on comparing a range of donor:acceptor systems, reaching from organic light emitting diodes (OLEDs) based on thermally activated delayed fluorescence (TADF) to organic photovoltaics (OPV) employing fullerene and multiple non-fullerene acceptors (NFAs). By developing new strategies, e.g., appropriate modeling, new magnetic resonance techniques and experimental frameworks, the influence of spin states in the fundamental processes of organic semiconductors has been investigated. Thereby, the combination of techniques based on the principle of electron paramagnetic resonance (EPR), in particular transient EPR (trEPR) and optically detected magnetic resonance (ODMR), with all-optical methods, such as transient electroluminescence (trEL) and transient absorption (TA), has been employed. As a result, excited spin states, especially molecular and charge transfer (CT) states, were investigated in terms of kinetic behavior and associated pathways, which revealed a significant impact of triplet states on efficiency-limiting processes in both optoelectronic applications. / Diese Dissertation befasst sich mit der Identifizierung und Charakterisierung von Spinzuständen in optoelektronischen Materialien und Bauelementen unter Verwendung mehrerer spinsensitiver Techniken. Dazu wurde eine systematische Studie mit Schwerpunkt auf Triplett-Zuständen sowie den damit verbundenen Verlustpfaden und der Kinetik der zugehörigen angeregten Zustände durchgeführt. Der Schwerpunkt lag auf dem Vergleich einer Reihe von Donor:Akzeptor-Systemen, die von organischen Leuchtdioden (engl. organic light emitting diodes, OLEDs), basierend auf thermisch aktivierter verzögerter Fluoreszenz (engl. thermally activated delayed fluorescence, TADF), bis hin zu organischer Photovoltaik (OPV), unter Verwendung von Fulleren- und mehreren Nicht-Fulleren-Akzeptoren (NFAs), reichten. Durch die Entwicklung neuer Strategien, z.B. adäquater Modellierung, neuer Techniken im Bereich der Magnetresonanz und experimenteller Konzepte, konnte der Einfluss von Spinzuständen auf die grundlegenden Prozesse organischer Halbleiter untersucht werden. Dabei wurden Techniken, die auf dem Prinzip der Elektronenspinresonanz (engl. electron paramagnetic resonance, EPR) basieren, insbesondere transientes EPR (trEPR) und optisch detektierte Magnetresonanz (ODMR), mit rein optischen Methoden, wie transienter Elektrolumineszenz (trEL) und transienter Absorption (TA), kombiniert. Resultierend wurden angeregte Spinzustände, insbesondere molekulare und Ladungstransferzustände, im Hinblick auf das kinetische Verhalten und assoziierten Exzitonpfaden untersucht, wobei ein bedeutender Einfluss von Triplett-Zuständen auf Effizienz-limitierende Prozesse in beiden optoelektronischen Anwendungen aufgezeigt wurde.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:29340 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Grüne, Jeannine |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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