Dotierung löslich prozessierbarer Lochinjektionsschichten zur Verwendung in OLEDs: = Doping of solution processed hole injection layers for OLEDs
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Darmstadt
2017
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Lochinjektionsschichten zur
Verwendung in OLEDs
Doping of Solution Processed Hole Injection Layers for OLEDs
Zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr -Ing )
genehmigte Dissertation von Dipl -Phys Henning Seim, geb in Gießen
Tag der Einreichung: 03 08 2017, Tag der Prüfung: 15 11 2017
Darmstadt 2017 — D 17
1 Gutachten: Prof Dr Heinz von Seggern
2 Gutachten: Prof Dr Wolfram Jägermann
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Theoretische Grundlagen 5
2 1 Organische Halbleiter 5
211 Ladungstransport 6
212 Leitfähigkeit von Festkörpern aus organischen Halbleitern 7
213 Ladungsträgerinjektion 8
214 Dioden aus organischen Halbleitern 10
215 Strom-Spannungs-Charakteristiken 14
2 2 Dotierung organischer Halbleiter 19
221 Dotiermechanismus 19
222 Auswirkung von Dotierung auf Bauteileigenschaften 21
223 Dotandenklassen 23
3 Experimentelle Grundlagen und Methoden 27
3 1 Materialien 27
311 Organische Halbleiter 27
312 Dotanden 30
313 Lösungsmittel 32
3 2 Herstellung organischer Schichten aus der Gasphase 33
321 Herstellung von Lochinjektionsschichten (HIL) aus der Gasphase 33
3 3 Herstellung organischer Schichten aus Lösung 34
331 Herstellung von Lochinjektionsschichten aus Lösung 35
3 4 Elektronische Bauteile 36
341 Unipolare Bauteile 37
342 Bipolare Bauteile 37
3 5 Methoden der Bauteilcharakterisierung 38
351 Strom-Spannungs-Charakteristiken 39
352 Effizienz einer OLED 39
353 Elektrolumineszenz einer OLED 40
354 Lebensdauer einer OLED 40
3 6 Methoden der Materialcharakterisierung 40
361 Schichtdicken- und Rauigkeitsmessung 40
362 Photoelektronen-Spektroskopie - Riken AC3 41
Ml
363 Absorptiosspektroskopie 42
364 Spektroelektrochemie 43
365 Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) 43
366 Thermogravimetrische Analyse 45
367 Gaschromatographie und Massenspektroskopie 46
368 Quantenchemische Berechnungen 46
4 Bismut-Komplex als p-Dotand 49
4 1 Charakterisierung des Bismut-Komplexes PD-1 49
4 2 Prozessierung aus Lösung 51
421 Löslichkeit des Bismut-Komplexes 51
422 Filmbildung der Bismut-Komplexe 53
4 3 Absorptions-Charakteristik dotierter Lösungen und Filme 56
431 Spektroelektrochemie-Messungen 56
432 Absorptionsverhalten dotierter Lochtransportmaterialien 58
4 4 Mischungsverhalten des Bismut-Komplexes mit Lochtransportmaterialien 62
441 Rauigkeit der Oberfläche dotierter Filme 62
442 Ionisationspotential dotierter Filme 64
443 Querschnitt dotierter Filme - TEM-Messungen 69
4 5 Stabilität des Bismut-Komplexes 73
451 Thermogravimetrische Analyse 73
452 Thermische Stabilität dotierter Filme 74
453 Analyse des Bismut-Komplexes in Lösung 75
4 6 Dotierte unipolare Bauteile 77
4 7 Dotierung bipolarer Bauteile 86
4 8 Zusammenfassung zur Dotierung mit dem Bismut-Komplex 89
5 lodonium-Salz als p-Dotand 91
5 1 Charakterisierung des Iodonium-Salzes PD-2 91
5 2 Absorptionscharakteristik des dotierten HTM-A 92
5 3 Dotierung unipolarer Bauteile 95
531 Quantifizierung der Strom-Spannungs-Charakteristiken 97
5 4 Wirkung der UV-Bestrahlung - Mikroskopisch 100
541 Elektronenaffinitäten der Spaltprodukte 102
5 5 Dotierung bipolarer Bauteile 103
5 6 Dotierung des Polymers HTP-B mit dem lodonium-Salz 106
561 Absorptionsspektren des dotierten Polymers 106
562 Dotierung unipolarer Bauteile 107
IV
Inhaltsverzeichnis
563 Quantifizierung der Strom-Spannungs-Charakteristiken 110
564 Dotierung vernetzbarer Polymere mit PD-2 113
5 7 Zusammenfassung zur Dotierung mit dem Iodonium-Salz 113
6 Zusammenfassung 117
7 Fazit 119
8 Danksagung 121
Literaturverzeichnis IX
Abbildungsverzeichnis XXV
Abkürzungsverzeichnis XXVII
Formelverzeichnis XXXI
A Dotierung mit dem Bismut-Komplex PD-1 XXXIII
A l Einfluss der HIL-Schichtdicke auf die Bauteileigenschaften einer OLED XXXIII
A 2 Optimierung der Schichtdicke für dicke Lochinjektionsschichten XXXIV
B Akademischer Werdegang XXXV
C Liste der Veröffentlichungen XXXVII
Inhaltsverzeichnis
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