Wpływ warunków termodynamicznych na strukturę i właściwości optyczne półprzewodników organicznych

Abstract

Rozprawa obejmuje cykl czterech artykułów przedstawiających wyniki badań sześciu wybranych półprzewodników organicznych: polimeru PTB7 oraz małocząsteczkowych pochodnych diimidu perylenowego (PDI) różniących się podstawnikami w pozycji imidowej. Analizy strukturalne, przeprowadzone metodą dyfrakcji rentgenowskiej, skorelowałam z pomiarami spektroskopowymi UV-Vis-NIR i fotoluminescencji, co umożliwiło identyfikację i szczegółową charakterystykę szeregu nowych polimorfów. Wyniki badań wykazały, że wzrost ciśnienia lub temperatury prowadzi do istotnych zmian w odległościach π–π pomiędzy rdzeniami aromatycznymi, konformacji cząsteczek oraz sposobie ich agregacji. Modyfikacje te wpływają na przerwę energetyczną pasm i właściwości luminescencyjne analizowanych materiałów. Otrzymane wyniki dostarczają nowych informacji na temat zachowania półprzewodników organicznych pod wpływem wysokiego ciśnienia i zmian temperatury i wskazują na możliwości świadomego dostosowywania ich właściwości optycznych poprzez kontrolowane modyfikacje strukturalne.

The dissertation comprises a series of four articles presenting the results of studies on six selected organic semiconductors: the polymer PTB7 and small-molecule perylene diimide (PDI) derivatives with different substituents at the imide position. I correlated the structural analyses, conducted using X-ray diffraction, with UV-Vis-NIR and photoluminescence spectroscopy measurements, which enabled the identification and detailed characterization of several new polymorphs. The results revealed that variations in pressure or temperature induce significant changes in π–π stacking distances between aromatic cores, the conformation of the molecules, and their aggregation behavior. These structural modifications directly influence the band gap energy and the luminescent properties of the investigated materials. The obtained results provide new insights into the behavior of organic semiconductors under high pressure and variable temperature and indicate the possibility of tuning their optical properties through controlled structural modifications.