Einflussfaktoren bei der Entwicklung verdampfbarer Iridium-Emitterkomplexe mit horizontaler Dipolorientierung und verbesserter Lichtauskopplung in OLEDs

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Brütting
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512372385

Organische Leuchtdioden (OLEDs) werden mittlerweile in Displays für Smartphones sowie auch in TV-Geräten kommerziell eingesetzt. Entscheidende Vorteile sind zum einen, dass es sich um selbstleuchtende Anzeigeelemente handelt, die keine Hintergrundbeleuchtung benötigen und somit neben der hohen Bildqualität vor allem einen niedrigen Energieverbrauch haben. Dabei haben phosphoreszente Emitter mit starker Spin-Bahn-Kopplung entscheidende Vorteile, da sie eine interne Quanteneffizienz von bis zu 100% ermöglichen, weil der angeregte Triplettzustand einen erlaubten optischen Übergang in den Grundzustand besitzt. Allerdings wird die tatsächliche externe Quanteneffizienz des Bauteils durch die Lichtauskopplung maßgeblich beeinflusst. In den üblichen OLED-Strukturen beträgt sie nur 20-25%, da der überwiegende Anteil der produzierten Photonen innerhalb der OLED gefangen bleibt. Eine sehr wirkungsvolle Methode zur Verbesserung der Lichtauskopplung ist die Verwendung von Emittermolekülen, die sich inhärent während des Filmwachstums orientieren, so dass die Abstrahlung ihrer Dipolantennen bevorzugt in Richtung des Substrats und damit nach außen erfolgt. Allerdings sind hohe Orientierungsgrade mit phosphoreszierenden Iridium-Emitterkomplexen nur schwer zu erreichen, da sie eine oktaedrische Koordination der drei Liganden um das zentrale Ir- Atom besitzen, so dass ihre Formanisotropie relativ gering ist. Für die gezielte Materialentwicklung ist daher ein detailliertes Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen dieser Materialklasse notwendig. In diesem Erkenntnistransfer-Projekt sollen daher die vorhandenen Methoden zur Vorhersage und Untersuchung der Emitterorientierung in aufgedampften Gast-Wirtsystemen mit Iridium-Emittern weiterentwickelt werden, so dass Designregeln aufgestellt und überprüft werden können. Weiterhin soll das grundlegende Verständnis der intermolekularen Wechselwirkung dieser Emitter mit dem Wirtsmaterial einerseits sowie intramolekulare Energietransferprozesse zwischen den verschiedenen Liganden des Emitters andererseits verbessert werden, um den Einfluss dieser Faktoren auf die resultierende Emitterorientierung beurteilen und steuern zu können. Insgesamt sollen damit Werkzeuge für eine noch zielgerichtetere Materialentwicklung beim Anwendungspartner Merck entwickelt werden, aber gleichzeitig auch wissenschaftliche Erkenntnisse für die Universität Augsburg gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Merck KGaA