ISBN 9783843908429

978-3-8439-0842-9, Reihe Physik

Maximilian Nothaft
Elektrolumineszenz einzelner Moleküle in organischen Leuchtdioden

142 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2012), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der optischen Detektion einzelner, elektrisch angeregter Dotierungsmoleküle innerhalb organischer Leuchtdioden (OLEDs). Die zwei grundlegenden Themenblöcke lassen sich daher in die Physik organischer, lichtemittierender Dioden einerseits und die optische Detektion einzelner Quantensysteme andererseits unterteilen.

Die Breite der untersuchten Dotierungsmoleküle erstreckt sich hierbei von den fluoreszierenden Molekülen Terrylen und Dibenzoterrylen zu dem phosphoreszierenden, organischen Iridium-Komplex Ir(piq)3. Zur Analyse der internen Übergangsraten einzelner Emitter wurden jene zu Beginn unter optischer Laseranregung studiert und deren Statistik emittierter Photonen bewertet. Diesbezüglich gelang es durch den Einsatz effizienter Verkapselungstechniken und Prozessierungen unter Ausschluss von Sauerstoff, die optische Stabilität einzelner Moleküle um einen Faktor von bis zu 106 zu steigern. Als entscheidend für die optische Detektion einzelner Moleküle unter elektrischer Anregung erwies sich der vorliegende Emissionsmechanismen von fluoreszierenden bzw. phosphoreszierenden Molekülen in Kombination mit der präferentiellen Anregung von Triplett-Zuständen unter elektrischer Anregung.

Im Experiment konnte dies exemplarisch an einzelnen, fluoreszierenden Dibenzoterrylen-Molekülen demonstriert werden, indem ihre Emissionsintensität bei konstanter optischer Anregung mit einer zunehmenden externen Spannung kontinuierlich abnimmt. Da der Prozess des Einfangs von Ladungsträgern auf einzelnen Dotierungen sich in Größenordnungen von wenigen Nanometern abspielt, ist die Verringerung der Emissionsintensität ein Maß für die am Ort des Moleküls vorherrschende, ambipolare Stromdichte.

Zur effizienten Generation von Photonen war demzufolge der Einsatz phosphoreszierender Emitter notwendig. Am Beispiel des organischen Moleküls Ir(piq)3 gelang schließlich der Beweis, dass eine nicht-klassische Photonenemission von einem einzelnen Molekül unter elektrischer Anregung beobachtbar ist.