Tiefblaue phosphoreszente organische Leuchtdioden basierend auf Iridium-Carben-Komplexen (PDF)

OLEDs (engl.: Organic Light Emitting Diode) haben in den letzten Jahren einen rasanten Entwicklungsfortschritt durchlaufen und sind mittlerweile als Beleuchtungs- und Anzeigeelemente kommerziell erhältlich. Neben ihrer extrem flachen Bauweise und hohen erreichbaren Transparenz zeichnen sie sich gegenüber anderen etablierten Technologien, wie z. B. Flüssigkristall-Displays (LCD), vor allem durch einen geringen Energieverbrauch aus. Letzterer konnte durch die Entwicklung phosphoreszenter Emitterfarbstoffe weiter gesenkt werden.
Während für den roten und grünen Spektralbereich bereits langzeitstabile, phosphoreszente OLEDs mit einer geeigneten Farbsättigung realisiert wurden, so fällt die Lebensdauer bei effizienten, tiefblau emittierenden Bauteilen noch zu niedrig aus. Sowohl für Bildschirmanwendungen als auch für die Erzeugung eines als angenehm empfundenen Weißlichts ist die Miteinbeziehung der dritten Komplementärfarbe jedoch unabdingbar.
In dieser Arbeit steht die Untersuchung tiefblauer OLEDs in Bezug auf eine hohe Effizienz, Farbreinheit und insbesondere Lebensdauer im Vordergrund. Vom Projektpartner wurden diesbezüglich die Emitterfarbstoffe, basierend auf der Materialklasse der Iridium-Carben-
Komplexe, sowie geeignete Wirtsmaterialien entwickelt und hergestellt.
Um kommerziell erhältliche Verbindungen und neu entwickelte Substanzen zunächst im Hinblick auf ihre Ladungstransporteigenschaften zu charakterisieren werden Methoden zur Bestimmung der Ladungsträgerbeweglichkeit eingeführt. Bezüglich der Lochbeweglichkeit ermöglicht der Einsatz von Übergangsmetalloxiden dabei die Bildung eines für alle Methoden
erforderlichen ohmschen Injektionskontakts, selbst für Materialien mit tiefem Ionisationspotential. Für die Bestimmung der Elektronenbeweglichkeit hat sich der Injektionskontakt Cs2CO3-Ca-Al als günstig erwiesen.
Potentielle Emitter- und Wirtsmaterialien werden im Folgenden dahingehend untersucht, gegenüber welcher Belastung sie Degradationstendenzen aufweisen. Basierend auf den Ergebnissen des Ladungstransports und durch weiterführende Experimente an realisierten OLEDs wird ein besseres Bauteilverständnis bezüglich der Ladungsträgerverhältnisse sowie
der Rekombinations- und Emissionszonenverteilung gewonnen, woraufhin eine gezielte Anpassung der Bauteilarchitektur im Hinblick auf eine lange Lebensdauer vorgenommen
werden kann. Auf diese Weise wird eine externe Quanteneffizienz von 9,5 % und eine Lebensdauer von 75 Stunden erreicht, jeweils gemessen bei einer Leuchtdichte von 300 cd/m2. Letztere entspricht einer Steigerung um den Faktor 13 500, verglichen mit dem anfänglichen Aufbau.