DE102012200180A1

DE102012200180A1 - Verfahren zur Herstellung optoelektronischer organischer Bauteile, Vorrichtung hierfür und optoelektronisches organisches Bauteil

Info

Publication number: DE102012200180A1
Application number: DE102012200180A
Authority: DE
Inventors: Daniel Steffen Setz; Günter Schmid
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-07-11
Also published as: WO2013104571A1

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens dient dieses zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauteils (1) und umfasst die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Substrats (2), – Bereitstellen einer Quelle (6) für ein strahlungsaktives organisches Material (4), wobei das strahlungsaktive organische Material (4) mindestens teilweise im gasförmigen Zustand von der Quelle (6) freigesetzt wird, – Anlegen eines elektrischen Feldes (E) zwischen dem Substrat (2) und der Quelle (6), und – Aufbringen des organischen Materials (4) auf dem Substrat (2) aus der Gasphase heraus, während das elektrische Feld (E) angelegt ist, wobei Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials (4) durch Vermittlung des elektrischen Feldes (E) anisotrop auf das Substrat (2) aufgebracht werden.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung optoelektronischer organischer Bauteile angegeben. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens angegeben. Ferner wird ein optoelektronisches organisches Bauteil angegeben, das mit einem solchen Verfahren hergestellt ist.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches organisches Bauteil anzugeben, das eine hohe Lichtauskoppeleffizienz aufweist. Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Bauteils anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauteils bestimmt. Beispielsweise wird mittels des Verfahrens eine organische Leuchtdiode, kurz OLED, hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet dieses den Schritt des Bereitstellens eines Substrats. Bei dem Substrat handelt es sich bevorzugt um eine das Bauteil mechanisch stabilisierende und stützende Komponente. Bevorzugt ist das Substrat durchlässig für sichtbares Licht. Das Substrat kann klarsichtig oder trüb sein. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Substrat um eine Glasplatte, um eine Kunststoffplatte, um eine Kunststofffolie, um einen Halbleiterwafer, um eine Keramik oder um eine Metallplatte oder eine Metallfolie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird an dem Substrat ein strahlungsaktives organisches Material aufgebracht. Das strahlungsaktive organische Material ist bevorzugt zumindest in einer aktiven Schicht angeordnet und kann dazu eingerichtet sein, im Betrieb des fertig hergestellten Bauteils Strahlung im blauen, grünen und/oder roten Spektralbereich zu emittieren. Es ist möglich, dass das strahlungsaktive organische Material in eine Matrix aus einem nicht strahlungsaktiven organischen Material eingebettet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die aktive Schicht mit dem strahlungsaktiven organischen Material Bestandteil einer organischen Schichtenfolge. Die organische Schichtenfolge kann, neben der aktiven Schicht, weitere funktionelle Schichten wie Ladungsträgertransportschichten, Ladungsträgerbarriereschichten und/oder Ladungsträgerinjektionsschichten aufweisen. Es ist hierbei möglich, dass die organische Schichtenfolge mehrere aktive Schichten aufweist, wobei sich zwischen benachbarten aktiven Schichten funktionale Schichten wie ambipolare Ladungsträgerinjektionsschichten befinden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Quelle oder werden mehrere Quellen für das strahlungsaktive organische Material bereitgestellt. Die mindestens eine Quelle ist dazu eingerichtet, das strahlungsaktive organische Material und/oder das organische Matrixmaterial teilweise oder vollständig im gasförmigen oder dampfförmigen Zustand freizusetzen. Beispielsweise ist die mindestens eine Quelle durch einen beheizbaren Tiegel gebildet, in dem sich das aufzubringende organische Material befindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen dem Substrat und der Quelle mindestens bereichsweise ein elektrisches Feld angelegt. Das Anlegen des elektrischen Feldes kann dadurch erfolgen, dass das Substrat und die Quelle auf zwei voneinander verschiedene elektrische Potenziale gebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das strahlungsaktive organische Material auf dem Substrat aus der Gasphase heraus abgeschieden, während das elektrische Feld zwischen dem Substrat und der Quelle angelegt ist. Durch das angelegte elektrische Feld ist es möglich, dass Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials anisotrop auf dem Substrat aufgebracht werden. Mit anderen Worten weisen die Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials dann eine bevorzugte Ausrichtung relativ zu dem Substrat auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials mittels des elektrischen Feldes zumindest mittelbar derart ausgerichtet, dass Übergangsdipolmomente der Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials überwiegend parallel zu einer Hauptseite des Substrats ausgerichtet werden. Überwiegend kann bedeuten, dass mehr als zwei Drittel, bevorzugt mehr als 70 % oder mehr als 75 % oder mehr als 80 % oder mehr als 85 % der Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials so orientiert sind, dass deren Übergangsdipolmomente parallel zu der Hauptseite des Substrats ausgerichtet sind. Parallel kann hierbei bedeuten, dass ein Winkel zwischen dem Übergangsdipolmoment und der Hauptseite kleiner als 45° oder kleiner als 30° oder kleiner als 15° ist.
Zum Begriff Übergangsdipolmoment, englisch Transition dipole moment, wird insbesondere verwiesen auf: "IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).", doi:10.1351/goldbook.T06460. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird durch Rückbezug aufgenommen.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens dient dieses zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauteils und umfasst die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines Substrats,
– Bereitstellen einer Quelle für ein strahlungsaktives organisches Material, wobei das strahlungsaktive organische Material mindestens teilweise im gasförmigen Zustand von der Quelle freigesetzt wird,
– Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen dem Substrat und der Quelle,
– Aufbringen des organischen Materials auf dem Substrat aus der Gasphase heraus, während das elektrische Feld angelegt ist, wobei Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials durch Vermittlung des elektrischen Feldes anisotrop auf das Substrat aufgebracht werden, und
– Fertigstellen des Bauteils.

Die einzelnen Verfahrensschritte können in der angegebenen oder in einer hiervon abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren kann zusätzliche Schritte umfassen.
Insbesondere bei organischen Leuchtdioden treten mehrere Verlustkanäle auf, sodass nicht alle in einer aktiven Schicht über Elektrolumineszenz erzeugte Photonen aus der Leuchtdiode heraus gelangen. Beispielsweise treten Einkoppelverluste in das Substrat auf sowie eine Anregung von Wellenleitermoden. Darüber hinaus können Plasmonen, insbesondere an metallischen Elektroden, angeregt werden. Bei Plasmonen handelt es sich um kollektive Gitterschwingungen. Die Anregung von Plasmonen kann etwa ein Drittel der Verluste in einer organischen Leuchtdiode verursachen. Eine Reduzierung der Verluste, die durch Plasmonen verursacht sind, kann also zu einer deutlichen Erhöhung einer Effizienz einer organischen Leuchtdiode führen.
Es ist möglich, dass die Verluste durch Plasmonen dadurch reduziert werden, dass die Emission von Photonen in der aktiven Schicht gerichtet erfolgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, falls eine Zahl von Übergangsdipolmomenten, die senkrecht insbesondere zu einer reflektierenden, metallischen Elektrode ausgerichtet sind, minimiert wird. Dies ist dadurch erzielbar, dass während des Aufbringens des organischen Materials ein elektrisches Feld an dem Substrat angelegt ist.
Abhängig von den für die aktive Schicht als strahlungsaktives organisches Material verwendeten Verbindungen ist das Übergangsdipolmoment näherungsweise korreliert mit einem permanenten oder induzierten Dipolmoment im elektronischen Grundzustand dieser Moleküle. Durch eine Ausrichtung der Dipole der Moleküle im elektrischen Grundzustand ist hierdurch auch eine Orientierung der Übergangsdipolmomente erzielbar.
Normalerweise werden organische Leuchtdioden vorzugsweise aus isotropen, amorphen Materialien und mit isotropen, amorphen organischen Schichten hergestellt, da mittels solcher Materialien und Schichten eine homogene Leuchtdichteverteilung über eine gesamte Leuchtfläche einer Leuchtdiode hinweg erzielbar ist. Bei Verwendung solcher isotroper, amorphen Materialien ist jedoch in der Regel keine oder keine signifikante Orientierung der Übergangsdipolmomente erzielbar.
Eine Möglichkeit, eine Orientierung der Moleküle des strahlungsaktiven, organischen Materials herbeizuführen, besteht durch den Betrieb der organischen Leuchtdiode. Ein organischer Schichtenstapel weist typisch eine Dicke im Bereich von wenigen hundert Nanometern auf. Bei einer typischen Betriebsspannung von ungefähr 3 V liegen im Betrieb einer organischen Leuchtdiode somit in dem Schichtenstapel elektrische Feldstärken in der Größenordnung von 100 kV/cm vor. Durch derartige Feldstärken können Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials, die sich vergleichsweise lose in einer amorphen, relativ isotropen Matrix befinden, ausgerichtet werden. Jedoch ist diese Art der Ausrichtung der Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials vergleichsweise ineffizient und unzuverlässig. Durch das Anlegen eines elektrischen Feldes während des Herstellens der aktiven Schicht ist die Ausrichtung der Moleküle effizienter und zuverlässiger erzielbar. Ausrichtung der Moleküle bedeutet hierbei insbesondere, dass eine lokale Orientierung erzielt wird, eine Fernordnung ist bevorzugt nicht erforderlich.
Trifft bei einem Verdampfungsvorgang ein Molekül auf eine Oberfläche, insbesondere auf eine Hauptseite des Substrats, so ordnet es sich energieminimierend in einem Oberflächenpotenzial an. Die Oberflächenpotenziale können durch starke äußere elektrische Felder verändert werden. Insbesondere können auf leitfähigen Oberflächen wie Elektroden Polarisationsladungen erzeugt werden. Hierdurch ist eine negativ oder positiv geladene Oberfläche erzielbar. Abhängig von der Dipolorientierung oder richtungsabhängigen Polarisierbarkeit der Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials sind unterschiedlich Anordnungen des Matrixmaterials und/oder der eingebetteten Moleküle des strahlungsaktiven Materials erzielbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die aktive Schicht mit einer Dicke von mindestens 4 nm oder von mindestens 5 nm oder von mindestens 7 nm erzeugt. Bevorzugt beträgt die Dicke ferner höchstens 100 nm oder höchstens 50 nm oder höchstens 30 nm oder höchstens 20 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das angelegte elektrische Feld, bevorzugt mindestens an der Hauptseite des Substrats, eine Feldstärke von mindestens 0,1 V/mm oder von mindestens 100 V/mm oder von mindestens 1 kV/mm auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Feldstärke höchstens 100 kV/mm oder höchstens 50 kV/mm oder höchstens 10 kV/mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem strahlungsaktiven organischen Material um einen heteroleptischen Komplex. Es befinden sich dann voneinander verschiedene Liganden am selben Metallzentrum des Komplexes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den Molekülen des strahlungsaktiven organischen Materials um Iridium-Komplexe, Platin-Komplexe oder Palladium-Komplexe oder um Mischungen hiervon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem strahlungsaktiven organischen Material um ein fluoreszierendes oder um ein phosphoreszierendes Material. Es können auch Mischungen aus mehreren verschiedenen strahlungsaktiven organischen Materialien vorliegen.
Es sind die Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials aber nicht auf diese Metallkomplexe beschränkt. Vielmehr sind grundsätzlich auch andere Metallkomplexe wie Lantanoid-Komplexe, beispielsweise Europium-Komplexe, oder auch Komplexe mit Gold, Rhenium, Rhodium, Ruthenium, Osmium oder Zink geeignet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials Iridium-Komplexe und weisen die folgende Strukturformel auf:
Hierbei ist C∩N ein zumindest zweizähniger Ligand, der mit dem Metall-Atom einen metallacyclischen Ring bildet. Die Bezeichnung C∩N steht weiterhin für einen Liganden, bei dem an das Iridium-Atom einerseits eine Koordination über ein Kohlenstoff-Atom und andererseits über ein Stickstoff-Atom erfolgt. Sowohl das Kohlenstoff-Atom als auch das Stickstoff-Atom liegen dabei bevorzugt in einem aromatischen Ringsystem vor. Im Fall des Kohlenstoff-Atoms ist dies insbesondere ein homocyclischer aromatischer Ring. Unabhängig davon kann der über das Stickstoff-Atom an das Iridium-Atom koordinierte Ring ein heterocyclischer Ring sein, der neben dem Stickstoff-Atom kein weiteres oder nur ein weiteres Hetero-Atom, insbesondere ein weiteres Stickstoff-Atom oder ein Sauerstoff-Atom, enthält.
Die zwei C∩N-Liganden können hierbei zusammen auch einen vierzähnigen Liganden bilden. Ebenso ist eine Verbrückung des anderen Liganden, einem Acetylacetonat-Derivat, mit einem oder beiden der C∩N-Liganden möglich. Im Acetylacetonat-Derivat stehen die Reste R₁, R₂ und R₃ unabhängig voneinander für verzweigte, unverzweigte kondensierte und/oder ringförmige Alkylreste und/oder für Arylreste. Es kann sich insbesondere um das Acetylacetonat selbst handeln. Sowohl die Arylreste als auch die Alkylreste können vollständig oder teilweise mit funktionellen Gruppen wie Ether-Gruppen wie Methoxy-, Ethoxy- oder Propoxy-Gruppen, mit Ester-Gruppen, mit Amid-Gruppen oder auch mit Carbonat-Gruppen substituiert sein. Der Rest R₂ kann auch Wasserstoff oder Fluor sein. Häufig werden die Reste R₁ und R₂ Methyl, Ethyl oder Propyl sein und gegebenenfalls auch Phenyl. R₂ wird häufig Wasserstoff oder Fluor sein. Die genannten Ethyl-, Methyl-, Propyl- und Phenyl-Gruppen liegen dabei entweder unsubstituiert vor oder weisen einen oder mehrere Substituenten wie zum Beispiel Fluor auf. Die Einführung von Fluor-Substituenten kann die Verdampfbarkeit der Komplexe mit derartigen Liganden erleichtern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet der Ligand C∩N mit dem Iridium-Atom einen fünf-gliedrigen oder sechs-gliedrigen metallacyclischen Ring. Insbesondere kann der Ligand C∩N Phenylpyridin, Phenylimigazol, Phenyloxazol, Benzylpyridin, Imidazol, Benzylimidazol oder Benzyloxazol sein oder ein Ligand, der eine der genannten Verbindungen als Grundgerüst aufweist, bei dem also die entsprechende heterocyclische Grundstruktur enthalten ist, bei dem allerdings zusätzliche Substituenten, Verbrückungen oder annelierte Ringe vorhanden sind. Als Substituenten kommen insbesondere Fluoratome in Betracht, da durch Substitution mit einem oder mehreren Fluoratomen sich eine Verschiebung der Emissionswellenlänge in den blauen Spektralbereich, insbesondere zwischen 430 nm und 500 nm, oder gar den violetten Spektralbereich, insbesondere zwischen 380 nm und 430 nm, erreichen lässt. Ferner können als Substituenten für verzweigte, unverzweigte kondensierte und/oder ringförmige Alkylreste und/oder Arylreste sowie funktionellen Gruppen, beispielsweise Ether-Gruppen wie Methoxy-, Ethoxy- oder Propoxy-Gruppen, Ester-Gruppen, Amid-Gruppen oder auch Carbonat-Gruppen enthalten sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Ligand C∩N mindestens drei zumindest zum Teil kondensierte aromatische Ringe auf. Es kann der Ligand sogar vier oder mehr zumindest zum Teil kondensierte aromatische Ringe aufweisen. Zumindest zum Teil kondensiert bedeutet hierbei, dass ein oder auch mehrere kondensierte Ringsysteme im Liganden C∩N vorliegen können. Beispielsweise kann der Ligand durch drei miteinander kondensierte aromatische Ringe gebildet sein, an die eine Phenyl-Gruppe oder auch eine Benzyl-Gruppe angebunden ist. Liegt mehr als ein Ringsystem im Liganden vor, so kann der kondensierte aromatische Ring sowohl an den Stickstoffheterozyklus als auch an den homocyclischen Aromaten kondensiert sein oder auch an beide Ringe kondensiert sein.
Als Emittermaterialien kommen insbesondere folgende Verbindungen in Betracht, die ein Emissionsmaximum im blauen, grünen oder roten Spektralbereich aufweisen:
Ir(ppy)₂(acac) = (Bis(2-phenylpyridin)(acetylacetonat)iridium(II)), Ir(mppy)₂(acac) = (Bis[2-(p-tolyl)pyridin]acetylacetonat)iridium(III)), Bis[1-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isochinolin](acetylacetonat)iridium(III), Ir(mdq)₂(acac) = (Bis(2-methyl-dibenzo[f,h]-chinoxalin)(acetylacetonat)iridium(III)), Iridium(III)-bis(dibenzo[f,h]-chinoxalin)(acetylacetonat), Ir(btp)₂(acac) = (Bis(2-benzo[b]-thiophen-2-yl-pyridin)(acetylacetonat)iridium(III)), Ir(piq)₂(acac) = (Bis(1-phenylisochinolin)(acetylacetonat)iridium(III)), Ir(fliq)₂(acac)-1 = (Bis[1-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isochinolin](acetylacetonat)iridium(III)), Hex-Ir(phq)₂(acac) = Bis[2-(4-n-hexylphenyl)chinolin] (acetylacetonat)iridium(III), Ir(flq)₂(acac)-2 = (Bis[3-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isochinolin](acetylacetonat)iridium(III)), Bis[2-(9,9-dibutylfluorenyl)-1-isochinolin](acetylacetonat)iridium(III), Bis[2-(9,9-dihexylfluorenyl)-1-pyridin](acetylacetonat) iridium(III), (fbi)₂Ir(acac) = Bis(2-(9,9-diethyl-fluoren-2-yl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazolato)(acetylacetonat)iridium(III), Ir(2-phq)₂(acac) = (Bis(2-phenylchinolin)(acetylacetonat)iridium(III)), Iridium(III)-bis(2-(2'-benzothienyl) pyridinato-N,C3')(acetylacetonat), Ir(BT)₂(acac) = Bis(2-phenylbenzothiazolat)(acetylacetonat)iridium(III), (PQ)₂Ir(dpm) = Bis(2-phenylchinolin)(2,2,6,6-tetramethylheptan-3,5-dionat)iridium(III), (Piq)₂Ir(dpm) = Bis(phenylisochinolin)(2,2,6,6-tetramethylheptan-3,5-dionat)iridium(III) und Iridium(III) bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2’)acetylacetonat sowie Gemische der vorgenannten Stoffe. Für Emittermaterialien, die im blauen Wellenlängenbereich emittieren, kommen beispielsweise Carbenkomplexe des Iridiums in Betracht. Die Bezeichnung C∩N steht dann also für einen Liganden, bei dem an das Iridium-Atom eine Koordination über ein Carben-Kohlenstoff-Atom und ein Stickstoff-Atom erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das strahlungsaktive organische Material in ein organisches Matrixmaterial eingebettet. Das Matrixmaterial und das strahlungsaktive Material werden hierbei bevorzugt gemeinsam abgeschieden. Es handelt sich besonders bevorzugt um eine Co-Evaporation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Matrixmaterial eine anisotrope Molekülstruktur auf, wie dies auch für das strahlungsaktive Material der Fall sein kann. Mittels eines anisotrop geformten Matrixmaterials ist es möglich, die anisotrope Ausrichtung des strahlungsaktiven Materials zu unterstützen oder die anisotrope Ausrichtung hervorzurufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Matrixmaterial aus Verbindungen des Typs A-K-B ausgewählt. Hierbei steht das Strukturelement K für eine Struktur Ar¹-X-Ar², die insbesondere kettenartig ist. Hierbei stehen Ar¹ und Ar² für gleiche oder verschiedene aromatische Ringe und X für eine Einfachbindung, eine weitere aromatische Gruppe oder für eine Verknüpfung von Ar¹ und Ar² mittels eines annelierten oder kondensierten Rings, also eines Rings, mit dem beide Reste Ar¹ und Ar² miteinander kondensiert sind. Ferner sind auch die Strukturelemente A und B gleich oder verschieden und umfassen jeweils zumindest einen aromatischen Ring, insbesondere einen aromatischen Ring, der an das Strukturelement K direkt oder mittelbar gebunden ist.
Die Gruppen Ar¹, Ar² und X, falls X eine aromatische Gruppe darstellt, können unsubstituierte oder beliebig substituierte aromatische Verbindungen sein. Insbesondere sind die Substituenten ausgewählt aus sterisch wenig anspruchsvollen Gruppen. Es ist daher möglich, dass die aromatischen Ringe Ar¹, Ar² und X daher keine Substituenten aufweisen, deren Kohlenstoff-Atome zwingend nicht in der Ebene zu liegen kommen, die durch den aromatischen Ring aufgespannt ist, und meist auch keine Substituenten, die zumindest teilweise nicht in der durch den Aromaten aufgespannten Ebene liegen. Entsprechendes gilt auch für Substituenten des Strukturelements X, sofern es sich um eine nicht aromatische Verbrückung der aromatischen Ring Ar¹ und Ar² handelt. Hier kann eine etwaige Alkylen-Verknüpfung, wie sie beispielsweise in einer durch die Struktur Ar¹-X-Ar² beschriebenen Fluoren-Gruppe vorliegt, ebenfalls beliebig substituiert sein. Allerdings wird es sich aus sterischen Gründen bei den Substituenten häufig nur um sterisch wenig anspruchsvolle Substituenten wie Methyl-, Ethyl- oder Propyl-Gruppen oder um cyclische oder spirocyclische Alkylengruppen handeln oder um Gruppen, die sterisch einen Platzbedarf haben, der dem der genannten Gruppen entspricht oder geringer ist, wie Methoxy-Gruppen. Im Ausnahmefall kann, insbesondere bei entsprechend ausladenden Substituenten der Gruppen A und B auch eine Phenyl-Gruppe an eine derartige Alkylen-Gruppe gebunden sein.
Die Struktur Ar¹-X-Ar² ist insbesondere kettenartig ausgebildet. Hierbei heißt kettenartig, dass die zwei oder drei Ringe dieses Strukturelements in Bezug auf die Strukturelemente A und B so aneinander gebunden sind, dass die Gruppen A und X oder A und Ar² für den Fall, dass X eine Bindung oder einen an Ar¹ und Ar² annelierten Ring darstellt, in Para-Position zueinander angeordnet sind. Dieselbe Strukturbeziehung gilt ebenfalls für die Anordnung der Gruppen B und X oder B und Ar¹. Zusätzlich können allerdings weitere Verknüpfungen insbesondere zwischen den Ringen Ar¹ und Ar² vorliegen, wie sie beispielsweise ohnehin im Fall eines an Ar¹ und Ar² annelierten Rings X vorhanden sind.
Durch Auswahl eines Matrixmaterials mit einem Strukturelement K, das, wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich wird, eher planar als kugelförmig ausgebildet ist, kann ein Material zur Verfügung gestellt werden, das eine ausgeprägte Anisotropie. Insbesondere ist hierbei die Verknüpfung der Strukturelemente A, K und B kettenförmig, wodurch erreicht wird, dass die Moleküle in Bezug auf die durch die Gruppen A, K und B verlaufende Längsachse deutlich länger ist als die Ausdehnung des Moleküls in den Richtungen orthogonal zu dieser Achse, insbesondere soweit der Bereich des Strukturelements K betroffen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist daher das Strukturelement K keine spirocyclische Gruppe mit mehr als fünf Kohlenstoffatomen auf, insbesondere keine derartige Gruppe, bei der eine Alkylen-Gruppe, die die Ringe Ar¹ und Ar² miteinander verbindet, einen spirocyclischen Ring als Substituenten trägt, der direkt an die Alkylen-Gruppe gebunden ist. Auch hierdurch kann unterbunden werden, dass das mittlere Strukturelement K des Matrixmaterials zu ausladend wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stehen die Gruppen Ar¹ und Ar² des Strukturelements K jeweils für einen Stickstoff-haltigen Heterocyclus und können beispielsweise ein Biphenyl-, ein Phenanthrolin-, ein Pyridin-, ein Bipyridin- und/oder ein Pyrimidin-Derivat umfassen. Ferner kann unabhängig hiervon sowohl das Strukturelement A als auch das Strukturelement B des Matrixmaterials A-K-B eine aromatisch substituierte Amingruppe umfassen, insbesondere eine aromatisch substituierte Amingruppe, die direkt an das Strukturelement K gebunden ist. Insbesondere kann das Matrixmaterial in diesem Fall ein Benzidin-Derivat umfassen. Derartige Matrixmaterialien weisen ein eher flächiges zentrales Segment in Form der Benzidin-Gruppe oder der Phenanthrolin-Gruppe auf, sodass eine anisotrope Molekülstruktur erreicht werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform können auch die Strukturelemente A und B des Matrixmaterials so ausgebildet werden, dass eine besonders anisotrope Molekülstruktur resultiert. Hierzu können an Enden eines eher langgestreckten Moleküle sterisch anspruchsvolle Substituenten vorgesehen werden. Die Strukturelemente A und B können daher beispielsweise einen substituierten Aromaten umfassen, der eine tertiäre Alkyl-Gruppe trägt, insbesondere in para-Stellung. Enthalten die Strukturelemente A und B jeweils ein Stickstoff-Atom, das direkt an Strukturelement K gebunden ist, so kann nur einer der zwei terminalen Substituenten des Stickstoff-Atoms oder auch beide terminalen Substituenten eine derartige substituierte aromatische Gruppe tragen. Statt einer mit einer tertiären Alkyl-Gruppe substituierten aromatischen Gruppe kann auch eine polycyclische Aryl-Gruppe, in der zumindest zwei aromatische Ringe aneinander kondensiert sind, als sterisch anspruchsvolle Gruppe vorliegen. Beispielsweise sind hierbei Naphthyl-Gruppen zu nennen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Matrixmaterial aus einer oder mehreren der nachfolgenden Verbindungen ausgewählt sein oder zumindest eine der genannten Verbindungen umfassen:
Als Elektronentransportmaterialien seien beispielsweise PBD (2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol), BCP (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin), BPhen (4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin), TAZ (3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol), Bpy-OXD (1,3-Bis[2-(2,2'-bipyrid-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]benzol), BP-OXD-Bpy (6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2,2'-bipyridyl), PADN (2-phenyl-9,10-di(naphth-2-yl)-anthracene), Bpy-FOXD (2,7-Bis[2-(2,2'-bipyrid-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]-9,9-dimethylfluoren), OXD-7 (1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]benzol), HNBphen (2-(naphth-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin), NBphen (2,9-Bis(naphth-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin), und 2-NPIP (1-methyl-2-(4-(naphth-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin) sowie Gemische der vorgenannten Stoffe genannt.
Als Lochtransportmaterialien seien zum Beispiel NPB (N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin, β-NPB (N,N'-Bis(naphth-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2-dimethylbenzidin, DMFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethylfluoren, DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethylfluoren), DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren), DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren), TAPC (Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan), PAPB (N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), TNB (N,N,N',N'-tetra-naphth-2-yl-benzidin), TiOPC (Titanoxide phthalocyanin), CuPC (Kupfer-Phthalocyanin), F4-TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluor-7,7,8,8,-tetracyano-chinodimethan), PPDN (Pyrazino[2,3-f][1,10]phenanthrolin-2,3-dicarbonitril), MeO-TPD (N,N,N',N'-Tetrakis(4-methoxyphenyl)benzidin), β-NPP (N,N'-di(naphth-2-yl)-N,N'-diphenylbenzol-1,4-diamin), NTNPB (N,N'-di-phenyl-N,N'-di-[4-(N,N-di-tolyl-amino)phenyl]benzidin) und NPNPB (N,N'-di-phenyl-N,N'-di-[4-(N,N-di-phenyl-amino)phenyl]benzidin), 1,4-bis(2-phenylpyrimidin-5-yl)benzen (BPPyP), 1,4-bis(2-methylpyrimidin-5-yl)benzen (BMPyP), 1,4-di(1,10-phenanthrolin-3-yl)benzen (BBCP), 2,5-di(pyridin-4-yl)pyrimidin (DPyPy), 1,4-bis(2-(pyridin-4-yl)pyrimidin-5-yl)benzen (BPyPyP), 2,2',6,6'-tetraphenyl-4,4'-bipyridin (GBPy), 1,4-di(benzo[h]chinolin-3-yl)benzol (PBAPA), 2,3,5,6-tetraphenyl-4,4'-bipyridin (TPPyPy), 1,4-bis(2,3,5,6-tetraphenylpyridin-4-yl)benzen (BTPPyP), 1,4-bis(2,6-tetrapyridinylpyridin-4-yl)benzen (BDPyPyP) oder Gemische der vorgenannten Stoffe genannt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das strahlungsaktive organische Material, alleine oder zusammen mit dem Matrixmaterial, mit einer Abscheiderate von mindestens 0,01 nm/s oder von mindestens 0,05 nm/s aufgebracht. Bevorzugt beträgt die Abscheiderate höchstens 0,1 nm/s oder höchstens 0,03 nm/s.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die gesamte organische Schichtenfolge, die die aktive Schicht umfasst, mit einer Dicke von mindestens 50 nm oder von mindestens 100 nm oder von mindestens 200 nm erzeugt. Die Dicke der organischen Schichtenfolge beträgt alternativ oder zusätzlich höchstens 1 µm oder höchstens 500 nm oder höchstens 300 nm oder höchstens 200 nm. Diese Dickenangaben können auch für die aktive Schicht selbst gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt ein Abstand zwischen einer metallischen Elektrode und der aktiven Schicht mindestens 30 nm oder mindestens 50 nm oder mindestens 80 nm und/oder höchstens 200 nm oder höchstens 120 nm.
Es wird darüber hinaus eine Vorrichtung zur Herstellung optoelektronischer organischer Bauteile angegeben. Mit der Vorrichtung kann ein Verfahren wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen durchgeführt werden. Merkmale für das Verfahren sind daher auch für die Vorrichtung offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine oder mehrere Quellen für das strahlungsaktive organische Material sowie für das Matrixmaterial. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Substrathalter zum Halten des mit dem strahlungsaktiven organischen Material zu beschichtenden Substrats. Über den Substrathalter ist das Substrat haltbar und bevorzugt auch drehbar, schwenkbar und/oder in einer oder in mehreren Raumrichtungen periodisch verschiebbar, auch als Wobbeln bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst diese eine Gitterelektrode. Die Gitterelektrode befindet sich zwischen dem Substrathalter und der Quelle. Die Gitterelektrode ist dazu eingerichtet, dass durch die Gitterelektrode hindurch das strahlungsaktive organische Material auf dem Substrat abgeschieden wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Gitterelektrode einen Abstand von einer Aufwachsseite des Substrats auf, der kleiner ist als eine mittlere Gitterkonstante der Gitterelektrode. Die mittlere Gitterkonstante bezeichnet hierbei eine Periodizität des Gitters entlang einer oder entlang zweier Hauptrichtungen. Die Gitterkonstanten entlang der beiden Hauptrichtungen können voneinander abweichen. Bevorzugt liegt die mittlere Gitterkonstante bei mindestens 0,1 mm oder bei mindestens 0,5 mm oder bei mindestens 1 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Gitterkonstante höchstens 10 mm oder höchstens 5 mm oder höchstens 2 mm oder höchstens 1 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung sind Längsstreben und Querstreben der Gitterelektrode voneinander elektrisch isoliert. Bevorzugt sind die Längsstreben und die Querstreben mit unterschiedlichen elektrischen Potenzialen beaufschlagbar. Ferner ist es möglich, dass einzelne Bereiche der Gitterelektrode gezielt auf voneinander verschiedene elektrische Potenziale gebracht werden. Hierdurch ist die Ausrichtung der strahlungsaktiven Moleküle beim Aufbringen beeinflussbar. Außerdem kann hierdurch ein homogeneres Aufbringen der strahlungsaktiven Moleküle erreichbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Gitterelektrode heizbar. Beispielsweise wird die Gitterelektrode elektrisch beheizt. Hierbei kann die Gitterelektrode einen vergleichsweise großen elektrischen Widerstand aufweisen und bestromt werden. Es ist möglich, dass eine Temperatur der Gitterelektrode kleiner, gleich oder auch höher ist als eine Temperatur der Quellen für das organische Material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung befindet sich zwischen der Gitterelektrode und dem Substrathalter eine Maske. Die Maske ist dazu eingerichtet, das organische Material strukturiert auf dem Substrat aufzubringen. Bei der Maske kann es sich um eine Schattenmaske handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist diese für eine organische Gasphasendeposition eingerichtet, englisch Organic vapor phase deposition oder kurz OVPD. Hierbei wird das aufzubringende organische Material mittels eines Stroms eines Trägergases aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung, bei der diese für OVPD eingerichtet ist, weist diese einen Gasduschkopf auf. Aus dem Gasduschkopf heraus erfolgt ein gleichmäßiger Strom der aufzubringenden organischen Moleküle und des Trägergases. Der Gasduschkopf ist dann mit einem von dem Substrat verschiedenen elektrischen Potenzial beaufschlagbar. Bevorzugt befindet sich dann zwischen dem Gasduschkopf und dem Substrathalter keine Gitterelektrode.
Ferner wird ein optoelektronisches organisches Bauteil, insbesondere eine organische Leuchtdiode, angegeben. Das Bauteil ist bevorzugt mit einem Verfahren und/oder mit einer Vorrichtung hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sowie der Vorrichtung sind daher auch für das Bauteil offenbart und umgekehrt.
Das Bauteil weist eine aktive Schicht mit einem strahlungsaktiven organischen Material auf, wobei die aktive Schicht an einem Substrat angebracht ist. Die aktive Schicht weist eine Dicke zwischen einschließlich 4 nm und 100 nm auf. Übergangsdipolmomente der Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials sind überwiegend parallel zu der Hauptseite des Substrats ausgerichtet.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren, eine hier beschriebene Vorrichtung sowie ein hier beschriebenes Bauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1, 2 und 6 schematische Darstellungen von Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen optoelektronischen organischen Bauteilen, und
3 bis 5 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen organischen optoelektronischen Bauteilen.
In 1 ist eine Vorrichtung 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauteils 1 illustriert. Die Vorrichtung umfasst eine Quelle 6, die Moleküle eines strahlungsaktiven organischen Materials 4 in gasförmigem Zustand bereitstellt. Die Moleküle des Materials 4 werden in einem Verdampfungskegel C hin zu einem Substrat 2 an einem Substrathalter 25 emittiert. Zwischen dem Substrat 2 und der Quelle 6 befindet sich eine Gitterelektrode 8 mit einer mittleren Gitterkonstanten k.
Zwischen der Quelle 6 und der Gitterelektrode 8 ist eine elektrische Spannung U2 angelegt. Eine Spannung U1 ist ferner zwischen dem Substrat 2, das bevorzugt an einer der Quelle 6 zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Elektrode aufweist, angelegt. Durch ein durch die Spannungen U1, U2 hervorgerufenes elektrisches Feld E, das bevorzugt eine Feldstärke von mehreren kV/mm aufweist, sind die Moleküle des organischen Materials 4 an dem Substrat 2 mindestens teilweise ausrichtbar. Hierdurch ist erreichbar, dass Übergangsdipolmomente der Moleküle des Materials 4 parallel zu einer Hauptseite des Substrats 2 orientiert aufgebracht werden. Eine bevorzugte Emissionsrichtung der Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials 4 ist dann bevorzugt senkrecht zu einer Hauptseite 20 des Substrats 2 orientiert.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist die Vorrichtung 10 ferner eine Maske 7 auf. Die Maske 7 kann als Schattenmaske strukturiert sein und bereichsweise verhindern, dass das Material 4 zu dem Substrat 2 gelangt. Die Maske 7 kann geerdet sein oder es kann an der Maske 7 eine weitere elektrische Spannung angelegt sein.
Gemäß 2 weist die Quelle zwei Verdampfertiegel 6a, 6b auf. Die Moleküle des strahlungsaktiven organischen Materials 4 sowie ein Matrixmaterial 5 werden gleichzeitig auf das Substrat 2 aufgebracht. Das Matrixmaterial 5 sowie das strahlungsaktive Material 4 bilden zusammen eine aktive Schicht 45 aus, vergleiche auch 3.
Wie auch gemäß 1, ist ein Abstand zwischen der Gitterelektrode 8 und dem Substrat 2 bevorzugt kleiner als die mittlere Gitterkonstante k, beispielsweise um mindestens einen Faktor 2 oder 3 kleiner. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Gitterelektrode 8 beispielsweise mittels eines elektrischen Stroms beheizt wird, um ein Anlagern des Matrixmaterials 5 oder des strahlungsaktiven Materials 4 an der Gitterelektrode 8 zu verhindern.
Es ist möglich, dass die Gitterelektrode 8 und/oder das Substrat 2 relativ zu der Quelle 6a, 6b bewegt werden. Bevorzugt jedoch ist eine laterale Ausdehnung der Gitterelektrode 8 größer oder gleich einer Ausdehnung des Verdampfungskegels C, sodass insbesondere nur das Substrat 2 beispielsweise gedreht oder lateral verschoben zu werden braucht. Wird das Substrat 2 mittels des Substrathalters 25 relativ zur Quelle 6a, 6b bewegt, so befindet sich das Substrat 2 bevorzugt nahe an der Quelle 6a, 6b und die Gitterelektrode 8 wird dann bevorzugt nicht relativ zu der Quelle 6a, 6b bewegt.
Ferner ist es möglich, dass unterschiedliche Bereiche der Gitterelektrode 8, insbesondere Längsstreben und Querstreben der Gitterelektrode 8, mit unterschiedlichen elektrischen Potenzialen beaufschlagt werden, anders als gezeichnet. Hierdurch ist ein besonders homogenes Aufbringen des strahlungsaktiven Materials 4 sowie des Matrixmaterials 5 erzielbar.
In 3 ist ein optoelektronisches organisches Bauteil 1 in Form einer organischen Leuchtdiode dargestellt. Auf dem Substrat 2 ist an der Hauptseite 20 eine erste Elektrode 3a angebracht. Bei der Elektrode 3a kann es sich um eine Anode handeln, die aus einem transparenten leitfähigen Oxid, kurz TCO, gefertigt ist. Beispielsweise umfasst oder besteht die Elektrode 3a aus Indium-Zinn-Oxid. In Richtung weg von dem Substrat 3 folgt der Elektrode 3a eine organische Schichtenfolge 40 mit der aktiven Schicht 45 nach. Die aktive Schicht 45 umfasst das strahlungsaktive organische Material 4 und das Matrixmaterial 5. Zusätzliche funktionale Schichten wie Ladungsträgerinjektionsschichten oder Barriereschichten sind in 1 nicht dargestellt.
An einer dem Substrat 2 abgewandten Seite der Schichtenfolge 40 ist eine zweite Elektrode 3b aufgebracht, die bevorzugt als Kathode ausgestaltet ist und ein Metall wie Silber, Aluminium, Cadmium, Barium, Indium, Magnesium, Kalzium, Lithium oder Gold umfasst oder aus einem oder mehreren der genannten Metalle besteht. Die Elektrode 3b kann hierbei aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein. Ebenso ist es möglich, dass die Elektrode 3b strahlungsdurchlässig ist und ein Material, insbesondere ein transparentes, leitfähiges Oxid wie ITO, aufweist oder hieraus besteht.
In 4 ist schematisch die aktive Schicht 45 dargestellt. In 4A sind, stark schematisiert, Dipolmomente p der Moleküle des strahlungsaktiven Materials 4 als Pfeile dargestellt, die Moleküle sind durch Ellipsen symbolisiert. Beim Aufbringen der aktiven Schicht 45 richten sich die Dipole p näherungsweise parallel zu dem elektrischen Feld E aus. Bei den Dipolmomenten p kann es sich um permanente Grundzustandsdipolmomente oder um induzierte Dipolmomente, auch als Verschiebungspolarisation bezeichnet, handeln.
Demgegenüber sind in 4B Übergangsdipolmomente M als Doppelpfeile symbolisiert. Durch die Ausrichtung der Dipolmomente p parallel zu dem elektrischen Feld E ist erzielbar, dass die Übergangsdipolmomente M parallel oder überwiegend parallel zu der in 4 nicht gezeichneten Hauptseite 20 des Substrats 2 ausgerichtet werden.
Gemäß 5 erfolgt die Ausrichtung der Übergangsdipolmomente M der Moleküle des strahlungsaktiven Materials 4 durch das elektrische Feld E mittelbar über eine Ausrichtung der Moleküle des Matrixmaterials 5. Die Moleküle des Matrixmaterials 5 sind schematisch als Rechtecke dargestellt. Die Dipolmomente p des Matrixmaterials 5 sind näherungsweise parallel zu dem elektrischen Feld E ausgerichtet. Die Moleküle des strahlungsaktiven Materials 4, wieder symbolisiert als Ellipsen, werden dann derart in das Matrixmaterial 5 eingebaut, dass die Übergangsdipolmomente M parallel oder näherungsweise parallel zur Hauptseite 20 des Substrats 2, in 5 nicht gezeichnet, ausgerichtet werden.
Abweichend von den Darstellungen ist es auch möglich, dass das elektrische Feld E nicht senkrecht zu der Hauptseite 20 des Substrats 2 orientiert ist, sondern hierzu einen bestimmten, definierten Winkel bildet. Hierdurch kann ein genaueres Einstellen der Übergangsdipolmomente M parallel zur Hauptseite 20 des Substrats 2 erzielbar sein, insbesondere falls die Dipolmomente p des strahlungsaktiven Materials 4 oder des Matrixmaterials 5 zur Erzielung der Parallelisierung der Übergangsdipolmomente M nicht senkrecht zur Hauptseite 20 zu orientieren sind.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass ein Anteil der Moleküle des strahlungsaktiven Materials 4, bezogen auf eine Anzahl von Molekülen des Matrixmaterials 5, bei mindestens 2 % oder bei mindestens 5 % und/oder bei höchstens 40 % oder bei höchstens 30 % liegt. Beispielsweise liegt der Anteil bei ungefähr 8 Gewichts-% und eine Dicke der aktiven Schicht 45 liegt bei ungefähr 10 nm.
Eine Messung der Richtungsverteilung der Übergangsdipolmomente M kann beispielsweise spektroskopisch erfolgen, insbesondere über Photolumineszenz und richtungsaufgelöste und polarisationsaufgelöste Detektion des emittierten Lichts.
Eine weitere Vorrichtung 10 für das Verfahren ist in 6 illustriert. Die Vorrichtung 10 ist zu einer organischen Gasphasenabscheidung eingerichtet. An den Quellen 6a, 6b verdampftes strahlungsaktives Material 4 sowie Matrixmaterial 5 wird über einen Gasstrom eines Trägergases, symbolisiert durch Pfeile, und einen Gasduschkopf 15 zu dem Substrat 2 geleitet. Der Gasduschkopf 15 weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, über die ein gleichmäßiger Gasstrom hin zu dem Substrat 2 realisierbar ist. Zwischen dem Substrat 2 und dem Gasduschkopf 15 ist die Spannung U für das elektrische Feld E angelegt. Anders als in 6 dargestellt, ist es optional möglich, dass sich eine Gitterelektrode und/oder eine Maske zwischen dem Gasduschkopf 15 und dem Substrat 2 befindet.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

“IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).”, doi:10.1351/goldbook.T06460 [0011]

Claims

Verfahren zur Herstellung optoelektronischer organischer Bauteile (1) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Substrats (2), – Bereitstellen einer Quelle (6) für ein strahlungsaktives organisches Material (4), wobei das organische Material (4) mindestens teilweise in gasförmigem Zustand von der Quelle (6) freigesetzt wird, – Anlegen eines elektrischen Feldes (E) zwischen dem Substrat (2) und der Quelle (6), und – Aufbringen des organischen Materials (4) auf dem Substrat (2) aus der Gasphase heraus während das elektrische Feld (E) angelegt ist, wobei Moleküle des organischen Materials (4) mittels des elektrischen Feldes (E) anisotrop orientiert auf das Substrat (2) aufgebracht werden.
Verfahren nach dem vorhergehende Anspruch, bei dem eine aktive Schicht (45) mit dem organischen Material (4) eine Dicke zwischen einschließlich 4 nm und 100 nm aufweist, wobei elektrische Übergangsdipolmomente (M) der Moleküle des organischen Materials (4) mittels des elektrischen Feldes (E) überwiegend parallel zu einer Hauptseite (20) des Substrats (2) ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das elektrische Feld (E) eine Feldstärke zwischen einschließlich 0,1 kV/mm und 10 kV/mm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als organisches Material (4) ein Iridium-Komplex der folgenden Formel ausgewählt wird:
wobei C∩N ein zumindest zweizähniger Ligand ist, der mit dem Ir-Atom einen metallacyclischen Ring bildet und wobei R₁, R₂ und R₃ – unabhängig voneinander – unverzweigte Alkylreste, verzweigte Alkylreste, kondensierte und/oder ringförmige Alkylreste und/oder Arylreste sind, die jeweils vollständig oder teilweise substituiert sind und wobei R₂ auch H oder F sein kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das strahlungsaktive organische Material (4) und ein Matrixmaterial (5) gemeinsam abgeschieden werden, wobei als Matrixmaterial (5) ein Material des Typs A-K-B ausgewählt wird, wobei das Strukturelement K für eine Struktur Ar¹-X-Ar² steht, wobei Ar¹ und Ar² gleiche oder verschiedene aromatische Ringe sind und X für eine Einfachbindung, eine weitere aromatische Gruppe oder für eine Verknüpfung von Ar¹ und Ar² mittels eines annelierten Rings steht, wobei die Strukturelemente A und B gleich oder verschieden sind und jeweils zumindest einen aromatischen Ring umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Abscheiderate beim Aufbringen des organischen Materials (4) und/oder des Matrixmaterials (5) zwischen einschließlich 0,01 nm/s und 0,5 nm/s liegt.
Vorrichtung (10) zur Herstellung optoelektronischer organischer Bauteile (1) mit einem Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend: – die Quelle (6) für das strahlungsaktive organische Material (4), und – einen Substrathalter (25) zum Halten des mit dem organischen Material (4) zu beschichtenden Substrats (2).
Vorrichtung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, die ferner eine Gitterelektrode (8) umfasst, wobei die Gitterelektrode (8) zwischen dem Substrathalter (25) und der Quelle (6) angeordnet und dazu eingerichtet ist, dass durch die Gitterelektrode (8) hindurch das organische Material (4) auf das Substrat (2) abgeschieden wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der ein Abstand (d) zwischen der Gitterelektrode (8) und einer Aufwachsseite des Substrats (2) so einstellbar ist, dass der Abstand (d) kleiner ist als eine mittlere Gitterkonstante (k) der Gitterelektrode (8), wobei die mittlere Gitterkonstante (k) zwischen einschließlich 0,1 mm und 5 mm liegt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Gitterelektrode (8) voneinander elektrisch isolierte Längsstreben und Querstreben aufweist, wobei an die Längsstreben und Querstreben unterschiedliche elektrische Potentiale anlegbar sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Gitterelektrode (8) heizbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, die eine Maske (7) zwischen der Gitterelektrode (8) und dem Substrathalter (25) aufweist, wobei die Maske (7) dazu eingerichtet ist, das organische Material (4) strukturiert auf das Substrat (2) aufzubringen.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, die für eine organische Gasphasendeposition eingerichtet ist, wobei ein Gasduschkopf zum Anlegen des elektrischen Feldes (E) auf ein von Null verschiedenes elektrisches Potential bringbar ist, wobei sich zwischen dem Gasduschkopf (15) und dem Substrathalter (25) keine Gitterelektrode (8) befindet.
Optoelektronisches organisches Bauteil (1) mit – einer aktiven Schicht (45) mit einem strahlungsaktiven organischen Material (4), und – einem Substrat (2), an dem die aktive Schicht (45) angebracht ist, wobei die aktive Schicht (45) eine Dicke zwischen einschließlich 4 nm und 100 nm aufweist und Übergangsdipolmomente (M) von Molekülen des strahlungsaktiven organischen Materials (4) überwiegend parallel zu einer Hauptseite (20) des Substrats (2) ausgerichtet sind.