@phdthesis{Neubauer2009, author = {Neubauer, Antje}, title = {Untersuchung der ultraschnellen Elektronentransferdynamik an organisch/anorganischen Grenzfl{\"a}chen unter Einsatz von Femtosekundenspektroskopie im Ultrahochvakuum}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7858}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2009}, abstract = {Mittels fs-aufgel{\"o}ster transienter Absorptionsspektroskopie im Ultrahochvakuum wurde die lichtinduzierte, heterogene Elektronentransferdynamik organisch/anorganischer Hybridsysteme untersucht. Im Mittelpunkt standen dabei Untersuchungen der Dynamik der Elektroneninjektion und der Rekombination in Abh{\"a}ngigkeit von der Struktur einer Reihe systematisch ver{\"a}nderter Perylenderivate, die chemisch {\"u}ber eine Carbons{\"a}ure-Ankergruppe auf TiO2(Anatas)-Kolloidschichten gebunden wurden. Die molekulare Br{\"u}cke zwischen der Ankergruppe und dem Perylengrundchromophor dieser Farbstoffmolek{\"u}le wurde dabei sukzessive von einer bis auf f{\"u}nf konjugierte C-C-Doppelbindungen verl{\"a}ngert. Diese Hybridsysteme sollten im Hinblick auf photovoltaische Anwendungen die Vorteile einer schnellen Elektroneninjektion und einer langsamen Rekombinationsdynamik vereinen. Die {\"A}nderung der Struktur der Farbstoffmolek{\"u}le war verbunden mit {\"A}nderungen der photophysikalischen und elektronischen Eigenschaften der Molek{\"u}le, die im Vorfeld der transienten Absorptionsmessungen der Hybridsysteme im UHV mittels station{\"a}rer Absorptions- und Fluoreszenzmessungen in L{\"o}sung sowie mit Hilfe semiempirischer Rechnungen in der Gasphase detailliert untersucht wurden. F{\"u}r die spektrale Zuordnung der Signalbeitr{\"a}ge des Grundzustandes, des Kations und des angeregten Zustandes f{\"u}r die zeitaufgel{\"o}sten transienten Absorptionsmessungen der Hybridsysteme war die neue, experimentelle Realisierung eines Weißlichtaufbaus essentiell. Unter Ber{\"u}cksichtigung der {\"U}berlagerung der transienten Absorptionsbanden des angeregten Zustandes und des Kations konnten f{\"u}r die Elektroneninjektion der untersuchten Hybridsysteme ultraschnelle Injektionszeiten mit Zeitkonstanten kleiner 200 fs bestimmt werden. Die ultraschnelle Elektroneninjektion zeigte nur eine leichte Abh{\"a}ngigkeit von der L{\"a}nge der Br{\"u}cke und konnte durch eine starke, elektronische Kopplung zwischen dem angeregten Zustand der Molek{\"u}le und dem Leitungsband des Halbleiters erkl{\"a}rt werden. Diese Hypothese konnte durch station{\"a}re Absorptionsmessungen der Hybridsysteme sowie anhand semiempirischer Berechnungen der ungebundenen Molek{\"u}le in der Gasphase unterlegt werden. Letztere ergaben, dass unabh{\"a}ngig von der L{\"a}nge der Br{\"u}cke die Elektronendichte der LUMOs {\"u}ber die gesamte Br{\"u}cke delokalisiert war. Im Gegensatz zur Injektionsdynamik wurde eine deutliche Verlangsamung der Rekombination mit zunehmender L{\"a}nge der konjugierten C-C-Doppelbindungskette beobachtet. Im Bereich bis ca. 1 Nanosekunde regenerierte sich die Besetzung des Grundzustandes auf ca. 50, 70 bzw. 90\% f{\"u}r die Hybridsysteme mit einer, drei bzw. f{\"u}nf konjugierten C-C-Doppelbindungen in der Br{\"u}cke. Diese Verlangsamung der Rekombinationsdynamik wurde haupts{\"a}chlich auf einen zunehmenden r{\"a}umlichen Abstand zwischen dem Halbleiter und den bei der Rekombination wechselwirkenden Molek{\"u}lorbitalen der Farbstoffkationen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt.}, subject = {Halbleiteroberfl{\"a}che; Perylen; Synthetischer Farbstoff; Absorptionsspektroskopie; Elektronentransfer; Lichtinduzierter Elektronentransfer; Ultraschnelle Dynamik; Perylenfarbstoff-Halbleiter-Grenzfl{\"a}che; Transiente Absorption; Photoinduced electron transfer; Ultrafast dynamics; Perylene dye-semiconductor interface; Transient absorption}, language = {de} }