Flüssigprozessierbare Elektroneninjektionsmaterialien in organischen Leuchtdioden

Organische Leuchtdioden (OLEDs) besitzen sowohl im Hinblick auf die Anwendung in Displays als auch als Leuchtmittel Alleinstellungsmerkmale gegenüber den klassisch hierfür verwendeten Technologien. Allerdings sind heutige kommerziell erhältliche Produkte auf der Basis von OLEDs vergleichsweise teuer. Der Herstellung von OLEDs aus der Flüssigphase bzw. im Rahmen von Druckprozessen wird ein großes Potential zugeschrieben, den Preis solcher Produkte in Zukunft signifikant zu senken.
Eine große Herausforderung stellt hierbei die Kathode der Bauteile dar. Üblicherweise werden hierfür entweder Erdalkalimetalle oder Alkalihalogenide verwendet. Aufgrund ihrer niedrigen Ionisationsenergie sind diese Materialien sehr reaktiv und können nicht ohne Weiteres flüssig verarbeitet werden. In dieser Doktorarbeit werden als Alternative hierzu flüssigprozessierbare Polymere, deren Seitenketten Amine beinhalten, als Elektroneninjektionsschicht (EIL) in OLEDs untersucht. Es wird hierbei auf eine reguläre Bauteilarchitektur zurückgegriffen, wobei ein Derivat des Polymers Poly(p-phenylen vinylen) (SY, Super Yellow) als Emitter und Silber (Ag) bzw. Aluminium (Al) als Kathode zum Einsatz kommen. Es werden insgesamt drei Polymere als EIL verbaut: Polyethylenimin (PEI) als Vertreter der Klasse aliphatischer Amine sowie zwei aminofunktionalisierte Polyfluorene. Eines der beiden Polyfluorene entspricht dabei einem aus der Literatur bekannten Material (PFN), das zweite Polyfluoren wird im Rahmen dieser Arbeit erstmals als EIL in OLEDs untersucht und es wird aufgezeigt, dass es die positiven Eigenschaften von PEI (hohe Bauteileffizienz) und von PFN (gute Prozessierungseigenschaften) vereint.
Im Mittelpunkt der durchgeführten Untersuchungen steht die Effizienz der hergestellten Bauteile. Diese wird in Bezug auf die Morphologie der Polymerfilme und die Kontaktbildung an der Kathode diskutiert. Im Unterschied zu bisherigen Untersuchungen wird eine durch die EIL-Materialien ausgelöste Verschiebung der Fermi-Energie in der SY-Emitterschicht nahe der SY/EIL-Grenzfläche beobachtet. Die Größe dieses Effektes korreliert dabei einerseits mit der Anzahl von Aminen in den Seitenketten der Polymere und andererseits mit der erzielten Effizienz der OLEDs. Da weiterhin ebenfalls ein Einfluss der molekularen Struktur der Polymere auf ihre Prozessierungseigenschaften identifiziert wird, können die erzielten Ergebnisse als wertvolle Orientierung beim Design zukünftiger EIL-Materialien dienen.