Strukturierung organischer Polymere und deren Anwendung in elektro-optischen Bauteilen:
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KURZZUSAMMENFASSUNG.,.........................................................................................................................7
ABSTRACT.........................................................................................................................................................12
1. STAND DER FORSCHUNG....................................................................................................................18
1.1. OLED.................................................................................................................................................18
1.2. ORGANISCHE LASER...........................................................................................................................19
2. KONZEPT..................................................................................................................................................21
2.1. Struktur irrung...............................................................................................................................21
2.1.1. Direktiithographie (DL)...............................................................................................................21
2.1.2. Photoembossing (PE)....................................................................................................................22
2.2. Anwendungen strukturierterorganischer Polymere............................................................22
3. THEORIE...................................................................................................................................................24
3.1. OLED-Gründlagi-N.........................................................................................................................24
3.1.1. Allgemeine Funktionsweise...........................................................................................................25
3.1.2. Ladungsträgerinjektion.................................................................................................................28
3.1.3. Ladungstransporf...........................................................................................................................30
3.1.4. Rekombination...............................................................................................................................32
3.1.5. Auskopplung................................................................................................................................. 33
3.2. Laser-Grundlagen.........................................................................................................................34
3.2.1. Allgemeines....................................................................................................................................34
3.2.2. Physikalische Grundlagen.............................................................................................................35
3.2.3. Eigenschaften von Laserstrahlung................................................................................................3H
3.2.4. Organische Laser..........................................................................................................................40
3.3. Grundlagen der Optik...................................................................................................................46
3.3.1. Reflexion........................................................................................................................................46
3.3.2. Brechung........................................................................................................................................48
3.3.3. Interferenz......................................................................................................................................49
3.3.4. Beugung am Gitter........................................................................................................................53
3.3.5. Wellenleitung.................................................................................................................................58
3.4. Photolithograph je.........................................................................................................................59
3.4.1. Photolacke.....................................................................................................................................59
3.4.2. Vernetzbare Polymere...................................................................................................................f l
3.4.3. Photoembossing.............................................................................................................................64
4. STRUKTURIERUNG DER OLED-MATERIALIEN-...™.....................................................................67
4.1. Direktlithographie........................................................................................................................67
4.1.1. Maskenbelichtung an Luft.............................................................................................................67
4.1.2. Interferometrische Belichtungen an Luft.......................................................................................72
4.1.3. Interferometrische Belichtungen unter NrAtmosphäre.................................................................75
4.1.4. Zusammenfassung..........................................................................................................................7#
4.2. Photoembossing..............................................................................................................................80
4.2.1. Interferometrische Belichtungen unter NrAtmosphäre.................................................................80
4.2.2. Zusammenfassung..........................................................................................................................91
5. OLED-ANWENDUNGEN......................................................-................................................------------92
5.1. Ergebnisse........................................................................................................................................92
5.1.1. Direktlithographisch strukturierte Polymere................................................................................92
5.1.2. Photoembasste Polymere...............................................................................................................96
5.1.3. Kombinierte DL-PE Strukturierung.............................................................................................108
5.2. Diskussion: OLED-anwendungen...............................................................................................113
5.2.1. Einleitung....................................................................................................................................U3
5.2.2. Elektrische Aspekte......................................................................................................................114
5.2.2.1. Elcktrodcnflächc................................................................................................................................H4
5.2.2.2. Das modulierte fc-Feld.......................................................................................................................ll4
5.2.2.3. Die Ladungstiägervcrteilung.............................................................................................................. 7
5.2.3. Optische Aspekte..........................................................................................................................119
5.2.3. i. Die Energieverteilung........................................................................................................................ 19
5.2.3.2. Geometrische Betrachtungen.............................................................................................................!22
17
6. laser-anwendungen.....................................................................................................................125
6.1. Ergebnisse und Diskussion..........................................................................................................125
6.2. Zusammenfassung.........................................................................................................................134
7. ABSCHLIEßENDE BETRACHTUNGEN............................................................................................135
7.1. Zusammenfassung der Ergebnisse.............................................................................................135
7.2. Ausblick..........................................................................................................................................138
8. experimenteller teil........................„............_..........___..............„........................................14*
8.1. Verwendete Materialien.............................................................................................................140
8.1.1. Polymere Emiller.........................................................................................................................140
8.1.2. Monomen....................................................................................................................................141
8.1.3. Initiatoren....................................................................................................................................142
8.1.4. Elektroden....................................................................................................................................142
8.1.5. Weitere Materialien.....................................................................................................................143
8.2. OLED-PRÄPARATION.......................................................................................................................143
8.2.1. Substratstrukturierung und Substratreinigung......................................................-.....................143
8.2.2. Ozonisierung................................................................................................................................144
8.2.3. Spincoating..................................................................................................................................144
8.2.4. PEDOT-Beschichtung..................................................................................................................14S
8.2.5. Aufdampfen der Kathoden...........................................................................................................14$
8.2.6. Verkapselung...............................................................................................................................146
8.3. Strukturierungen.........................................................................................................................147
8.3.1. Flächige Vernetzung....................................................................................................................147
8.3.2. Maskenbelichtungen....................................................................................................................147
8.3.3. Interferomelrische Belichtungen..................................................................................................148
8.4. Bauteil-Charakterisierung........................................................................................................150
8.4.1. AFM-Aufnahmen..........................................................................................................................150
8.4.2. REM-Aufnahmen..........................................................................................................................151
8.4.3. Schichttliekenbestimmung............................................................................................................151
8.4.4. Messung der Kennlinien..............................................................................................................151
8.4.5. Fluoreszenzmessungen................................................................................................................152
8.4.6. Winkelabhängige Messungen.......................................................................................................152
8.4.7. Organische Lasermessungen.......................................................................................................153
9. LITERATUR............................................................................................................................................156
10. DANKSAGUNG..................................................................................................................................IM
11. ANHANG.............................................................................................................................................165
tl.l. Verwendete Materialien.............................................................................................................165
11.1.1. Emiller.....................................................................................................................................165
11.1.2. Co-Vemetzer...........................................................................................................................166
11.1.3. Initiatoren...............................................................................................................................167
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