Rekordverdächtige Lichtausbeute bei organischen Leuchtdioden

Organische Leuchtdioden (OLED) haben das Potenzial, in Zukunft herkömmliche Glühlampen abzulösen. In günstigen Produktionsprozessen lassen sich aus ihnen nicht nur zu punktförmigen Lichtquellen, sondern auch leuchtende, flexible und große Flächen aufbauen. Ein signifikanter Fortschritt bei der Lichtausbeute gelang nun Forschern von den Universitäten in Köln und Potsdam. Ihre Ergebnisse präsentieren sie im Fachblatt "Advanced Materials".

Potsdam/Köln - Dieter Neher von der Universität Potsdam und Klaus Meerholz von der Universität Köln entwickelten dazu eine Mehrschichtstruktur, die zu einer bisher unerreichten Quantenausbeute bei planaren OLED führt. Elektroden und Leuchtstoffe konnten dabei in einem relativ einfachen und günstigen Spin-Coating-Prozess auf ein transparentes Trägermaterial aus Indiumzinnoxid aufgebracht werden.

Am besten gelang ihnen das für grün leuchtende Emitter-Substanzen (510 nm), die mit 65 Lumen pro Watt eine Quanteneffizienz von 18,8 Prozent erreichten. Mit speziellen Iridiumkomplexen zeigten nach demselben Konzept aufgebaute rote OLED (625 nm) eine ebenfalls hohe externe Quantenausbeute von 11 Prozent, blaue Dioden lagen mit sechs Prozent noch etwas zurück. Die Kombination dieser drei Grundfarben bildet die Basis für eine aktiv strahlende Weißlicht-OLED.

Der Clou der OLED liegt in einer insgesamt 40 Nanometer dünnen Doppellage aus einem vernetzbaren Triphenylaminderivat, die als Lochtransport/Elektron-Blockier-Schicht wirkt. Über dieser Doppelschicht schließt sich eine 70 Nanometer dünne Emitter-Lage mit dem emittierenden Iridiumkomplex an. Als Kathode deponierten die Forscher darüber eine leitfähige Elektrode aus Cäsiumflourid und Aluminium. Durch diese Kombination der Materialien rekombiniert jedes der in das Modul bei Spannungen zwischen vier und sieben Volt injizierten Löcher mit an der Blockierschicht akkumulierten Elektronen und sendet dabei das gewünschte Licht aus.

Je nach Wahl der verwendeten Iridiumkomplexe für die Leuchtschichten ließe sich die "Farbe" des Weißlicht-Spektrums an die Wünsche von Kunden anpassen. Ziel ist es dabei, ein möglichst angenehm wahrgenommenes Weißlicht nahe am natürlichen Sonnenspektrum zu erreichen. Für die Weiterentwicklung dieser Labormustern zu marktreifen, hocheffizienten OLED arbeiten die beiden Gruppen mit dem Darmstädter Unternehmen Merck zusammen.