Modellierung organischer Leuchtdioden; vom Molekül zum Bauelement

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Wenzel
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 211364605

Im Projekt MODEOLED soll eine internationale akademisch-industrielle Zusammenarbeit zwischen zwei niederländischen und zwei deutschen Gruppen durchgeführt werden, um deren Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der weißen organischen Leuchtdioden (OLEDs) zusammenzuführen. Die heute etablierten weiß strahlenden OLEDs für hocheffiziente Leuchten bestehen aus einer Schichtanordnung aus jeweils verschiedenen organischen Molekülen, wobei jede Schicht eine spezifische Funktion erfüllt. Stark positiv und stark negativ dotierte Injektionsschichten verbunden mit Elektroden injizieren Elektronen und Löcher in die Schichtanordnung und ermöglichen so die Bildung von Exzitonenpaaren. In speziellen Emissionsschichten für die drei Grundfarben, oft dotiert mit phosphoreszierenden Farbstoffen, zerfallen die gebildeten Exzitonen unter Emission von Photonen, die idealerweise ein gleichmäßig verteiltes Emissionsspektrum erzeugen. Die derzeitige Entwicklungsstrategie beim Design von OLEDs ist noch stark durch einen trial-and-error Ansatz geprägt, auch weil prädiktive Modelle für die Vorhersage der Eigenschaften als Funktion von Material/Prozessänderungen fehlen. Ziel des Projektes MODEOLED ist die Entwicklung von Simulationsmethoden zur Vorhersage von OLED-Materialeigenschaften und der Anwendung auf ein systematisches und gezieltes Design von OLEDs. Diese Strategie erlaubt zum einen die physikalischen Prozesse in OLED-Materialien besser zu verstehen und führt zum anderen zu einer immensen Verringerung der Entwicklungskosten von weißen OLEDs. Die Umsetzung dieses Vorhabens basiert auf dem Ansatz einer Multi-Skalen-Simulation, wobei jeder Projektpartner seine spezielle Expertise in das Gesamtmodell einbringen wird. Gegenseitiger Vergleich der Modelle wird zu einer verbesserten Vorhersagegenauigkeit führen, so dass Fragestellungen nach der Exzitonenentwicklung in der dotierten Emissionsschicht und dem Verhalten dotierter Injektionsschichten, also die Schlüsselprozesse in komplexen OLED-Materialien, untersucht werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande