Betriebsbedingte Ermüdung von Bauelementen aus organischen Halbleitern

Dr. A. Gassmann (FG Elektron. Materialeigenschaften)
Prof. Dr. H. v. Seggern (FG Elektron. Materialeigenschaften)
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Es ist Ziel des hier beantragten Forschungsprojekts, die betriebsbedingten Ermüdungserscheinungen in organischen Halbleiterbauelementen näher zu verstehen und durch geeignete Maßnahmen die Langlebigkeit und Stabilität solcher Systeme zu erhöhen. Der Fokus soll hierbei auf der betriebsbedingten Ermüdung organischer Leuchtdioden (engl. organic light emitting diodes, OLEDs) liegen. Aufbauend auf die schon geleisteten Arbeiten soll das Verständnis der zur Ermüdung von OLEDs beitragenden elementaren Prozesse vertieft und der Einfluss dieser Vorgänge auf die Funktion dieser Bauteile näher verstanden werden.

Als Materialgrundlage sollen die aus Teilprojekt A5 (Rehahn) resultierenden Polyphenylenvinylene und Polyfluorene dienen. Es soll zwischen aus Einschicht–, Zweischicht– und Triplettemittersystemen bestehenden organischen Leuchtdioden unterschieden werden. Auf diese Systeme sind dabei mögliche Bauteilbe lastungen wie ein starkes Feld, große Ladungsträgerdichten oder hohe Anregungsdichten anzuwenden und deren Einfluss auf Vorgänge wie Ladungsträgerinjektion, Ladungsträgertransport, Ladungsträgerrekombination und exzitonische Prozesse (z. B. Exzitonendiffusion) zu untersuchen.

In diesem Zusammenhang ist es notwendig, die für die Vorgänge entscheidenden Parameter auf ihre Anfälligkeit hinsichtlich betrieblicher Belastungen zu prüfen. Unter anderem sind hierbei die Ladungsträgerbeweglichkeiten von Löchern und Elektronen, die Barrierenhöhen für Elektron− bzw. Lochinjektion, die Rekombinationsraten, aber auch die Zustandsdichteverteilungen einschließlich der Haftstellenverteilungen zu nennen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zusammen mit den in Teilprojekt C5 (Genenko / v. Seggern) und C2 (Albe) durchgeführten theoretischen Simulationen dazu benutzt werden, die gesamte Ermüdung von OLEDs zu verstehen und die Bereiche höchster Belastung in einem Bauelement zu lokalisieren. Dies soll schließlich zu Konzepten zur Belastungsminderung durch geeignete Bauelementearchitektur führen.

Die Optimierung der Injektionseigenschaften an den Kontakten wird in enger Zusammenarbeit mit Teilprojekt D3 (Klein) erfolgen, in dem die betriebsbedingten Änderungen an den Anodenmaterialien und die Kontaktbildung mit dem organischen Halbleiter untersucht werden. Schließlich werden in Zusammenarbeit mit Teilprojekt A5 (Rehahn) chemische Ursachen für die Ermüdung organischer Halbleiter aufgeklärt und Konzepte zur Stabilisierung organischer Halbleiter gegenüber kritischen betriebsbedingten Belastungen entwickelt.