Zeitaufgelöste optische Spektroskopie zur Effizienzsteigerung organischer Leuchtdioden

Die vorliegende Arbeit behandelt die exzitonischen Prozesse in organischen Leuchtdioden (OLED) mit Hilfe der zeitaufgelösten optischen Spektroskopie. Dabei werden drei verschiedene Themenbereiche betrachtet: Effizienzeinbußen bei elektrischem Betrieb, Energietransfer zwischen organischen Farbstoffen und Ladungstransferexzitonen (engl. charge transfer, Abk. CT). In dem ersten Abschnitt stehen die induzierten Verlustmechanismen Triplett-Triplett-Annihilation sowie Triplett-Polaron-Quenching im Fokus. Mit verschiedenen Untersuchungsmethoden wird hierbei die Ursache für die Effizienzeinbußen bei elektrisch betriebenen OLEDs identifiziert. Hierfür wird eine "neue" Analysemethode, bestehend aus einer Kombination von elektrischer und optischer Anregung der Bauteile, eingeführt. Im direkten Vergleich mit einer weitverbreiteten Analyse der externen Quanteneffizienz offenbaren sich deutliche Nachteile bei letztgenannter Methode. Gerade die Ladungsträgerbalance zeigt in den hier betrachteten Bauteilen einen starken Einfluss auf die Bauteileffizienz. Abschließend wird die Farbstoffkonzentration variiert, um die "neue" Messmethode auf ihre Sensitivität zu beiden Verlustmechanismen zu überprüfen. Der zweite Abschnitt befasst sich mit dem Energietransfer in organischen Leuchtdioden. Im Detail, wird hier Exzitonendiffusion zwischen einem roten und einem grünen Emitter betrachtet. Abermals ermöglicht hier die zeitaufgelöste Spektroskopie einen Zugang zu den exzitonischen Prozessen. So lässt sich hiermit eine deutliche Verzögerung der Emission bei Einsatz einer Zwischenschicht beobachten. Dies wird über Triplettdiffusion durch die Zwischenschicht erklärt und kann mittels einer analytischen Betrachtung sowie kinetischen Monte-Carlo-Simulationen bestätigt werden. Abschließend werden Exziplexe näher untersucht. Dazu werden unterschiedliche organische Transportmaterialien miteinander kombiniert und analysiert. Über die Emissionsspektren bei optischer Anregung und zeitaufgelösten Untersuchungen bei verschiedenen Temperaturen lassen sich die Exziplexsysteme charakterisieren. Dabei offenbart sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen der gemessenen Lebenszeit der Exziplexe und dem energetischen Unterschied von Singulett- und Triplett-Zuständen. Schlussendlich werden primitive OLEDs mit diesen Materialsystemen hergestellt und untereinander verglichen. Dabei zeigt sich abermals eine Korrelation mit der Singulett-Triplett-Aufspaltung