Projektbeschreibung

Nach der Entdeckung halbleitender Polymere entstand ein Forschungsgebiet, das sich mit der Herstellung von elektronischen Bauteilen aus organischen Verbindungen beschäftigt. Organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) erfordern homogene, flächige ca. 100 nm dicke Polymerschichten. Ladungsträger werden von den Elektroden in die organische, halbleitende Schicht injiziert, rekombinieren und zerfallen unter Lichtemission.

Oben: Philips Lumiblade OLED Links: Aufbau einer OLED (Philips)

Small Molecule basierende OLEDs (SM-OLEDs) werden heute fast ausschließlich durch Abscheidung der funktionellen Moleküle aus der Gasphase hergestellt. Dieser Prozess ist relativ teuer und begrenzt auf sublimierbare Materialien. Demgegenüber verspricht die Herstellung der Bauteile aus der Flüssigphase enorme Vorteile hinsichtlich Durchsatz, Materialverbrauch, Herstellungskosten, Kontinuität und Großflächigkeit der Beschichtung. Jedoch treten hier neue Herausforderungen auf, wie die Löslichkeit und Beschichtbarkeit der Materialien und die Bildung von homogenen dünnen Schichten.

Im Projekt „Print-OLED“ des vom BMBF geförderten Spitzenclusters „Forum Organic Electronics in der Metropolregion Rhein-Neckar“ wird die Herstellung flüssigphasenapplizierter SM-OLEDs im Detail untersucht. Ziel des Projektes ist die Herstellung einer monochromen Multischicht-OLED aus Lösung mit möglichst hoher Effizienz. Gegenstand der hier vorgestellten Untersuchungen ist die Beschichtung und die Trocknung von Lochinjektionsschichten.

Erste Ergebnisse zeigen, dass die Trocknung einen starken Einfluss auf die Filmbildung, die Entnetzung und die Homogenität des Trockenfilms hat. Die Verwendung von Lösungsmittelgemischen ermöglicht eine gezielte Steuerung der Filmbildung bei kombinierter Steuerung des Trocknungsprozesses. Untersuchungen zum Einfluss der Filmmorphologie auf die elektronischen Eigenschaften der prozessierten Beschichtungen sind Gegenstand weiterführender Forschungsarbeiten.

Project description

Research on electronic devices based on organic materials, like organic light-emitting diodes (OLEDs), has gained much attention due to the potential for cheap and ultrathin illumination sources with high viewing angle and color range. Charges are induced from the electrodes into an organic semiconducting layer and recombine to form an exciton. The relaxation from the excited to the ground state results in the emission of light.

Small-molecule-based OLEDs (SM-OLEDs) for applications in the lighting market are commonly fabricated via vacuum deposition, but the sublimation technique is relatively expensive and limited to vaporizable materials. Alternatively, solution processes allow continuous, low cost and large-scale production with less material usage, but there are still challenges to face, like the solubility and coatability of the materials and the formation of homogeneous thin films.

In the project “Print-OLED” within the BMBF cluster of excellence “forum organic electronics in the metropolitan region Rhine-Neckar” the preparation of solution processed SM-OLEDs is investigated. The goal of the project is a highly efficient monochrome multilayer OLED. Topic of the presented investigations are the deposition method and the drying of the hole injection layer during the solution process.

The knowledge of the drying process is not only required for the construction of dryers in an economical production. First results denote the strong influence on the formation of the film (homogeneous material spreading, dewetting, surface structure, alignment of the molecules). The use of solvent mixtures with more and less volatile solvents permit to control the drying kinetic and hence the morphology formation of the hole injection layer. The consequent influence of the solution processed layers on the electronic properties and electroluminescence of the device will be tested in the next step.