Electronic Processes in Organic Semiconductors: An Introduction

Das Gebiet der organischen Halbleiter hat in den vergangenen Jahren erheblichen Zulauf erfahren, auch weil es mittlerweile eine Industrie gibt, die Materialien und Bauteile für Anwendungen in Elektronik und Optoelektronik herstellt. Außerdem hat an den Hochschulen die Zahl von Forschergruppen auf diesem Feld stetig zugenommen.

Somit wuchs der Bedarf für ein Lehrbuch zu den Grundlagen der organischen Halbleiter, das sich konzeptionell von den zahlreichen schon erschienenen und vor allem für Experten geschriebenen Werken zu diesem Thema unterscheidet. Neben dem Klassiker von Martin Pope und Charles E. Swenberg, der mit seinen über 1300 Seiten zwar ein umfassendes Nachschlagewerk darstellt, aber für Studenten und selbst Doktoranden nur schwer zugänglich ist, gab es bisher auf diesem Gebiet erst ein richtiges Lehrbuch: das 2005 erschienene Buch von Markus Schwoerer und Hans Christoph Wolf. Auch dieses Werk orientiert sich noch stark an Molekülkristallen als Modellsystemen, im Unterschied zum Buch von Pope und Swenberg ist es aber für Studierende geschrieben.

Anna Köhler und Heinz Bässler knüpfen quasi dort an, wo Schwoe­rer und Wolf aufhören. Kristalline Systeme streifen sie nur kurz, im Fokus stehen vielmehr als Dünnschichten im Vakuum aufgedampfte molekulare Materialien und aus Lösung prozessierte Polymere. Dies sind genau die Systeme, die überwiegend in organischen Halbleiterbauelementen Verwendung finden und mit denen sich die Mehrzahl der Forscher heutzutage beschäftigt.

Das Buch ist in vier etwa gleich lange Kapitel unterteilt. Das erste Kapitel widmet sich der elektronischen Struktur von organischen Halbleitern und behandelt neben grundlegenden photophysikalischen Eigenschaften auch die spektroskopischen Methoden zu deren Untersuchung. Im zweiten Kapitel geht es um elektronische Anregungen. Dabei befasst sich das Autoren-Gespann vor allem mit der Natur und den Besonderheiten von neutralen (optischen) Anregungen sowie geladenen Zuständen (also Ladungsträgern) im Kontext unterschiedlicher struktureller Umgebung (kristallin oder amorph bzw. isoliert oder aggregiert). Instruktiv für Studenten ist auch der Vergleich mit anorganischen Halbleitern. Im dritten Kapitel erfolgt der Übergang zu den für Bauelemente entscheidenden Prozessen der Injektion und des Transports von Ladungsträgern sowie deren Generation und Rekombination. Dabei spielen exzitonische Prozesse – ein Markenzeichen der organischen Halbleiter – eine zentrale Rolle. Das abschließende vierte Kapitel behandelt die grundlegende Funktionsweise von organischen (opto)elektronischen Bauelemen­ten wie Solarzellen, Leuchtdioden und Feldeffekttransistoren, wobei gerade hier kein Anspruch auf Vollständigkeit bestehen kann, da sich das Gebiet laufend weiter entwickelt.

Insgesamt ist dies ein sehr gut gelungenes Lehrbuch, das neben dem Wissen über die elementaren Prozesse in organischen Halbleitern viele experimentelle Methoden zu ihrer Untersuchung vermittelt und an hochaktuelle Fragen aus der Forschung anknüpft. Als solches lässt es eigentlich kaum Wünsche offen, außer vielleicht dem nach Übungsaufgaben und Lösungsskizzen. Das wäre etwas für die zweite Auflage.

Prof. Dr. Wolfgang Brütting, Institut für Physik, Universität Augsburg