Elektrooptischer Dünnschicht-Mikrowellen-Detektor
Durch vermehrte Nutzung von im Hochfrequenzbereich abstrahlenden elektrischen Geräten wird es immer wichtiger, die Belastung durch Mikrowellenstrahlung zu messen, vor allem, da es gesundheitliche Bedenken bei hoher Mikrowellenbelastung und dem so genannten Elektrosmog gibt.
Bekannte Mikrowellensensoren enthalten beispielsweise eine Gleichrichterdiode und eine Leuchtdiode. Dabei fungieren die Zuleiter-Elektroden der Diode (Diodenbeinchen) als Mikrowellenantennen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Detektion von Mikrowellen in einem breiteren Einsatzgebiet zu ermöglichen, insbesondere die Möglichkeit einer solchen Detektion auch in Kleidung, Wearable Electronics und Handys integrieren zu können.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dementsprechend detektiert eine Vorrichtung elektromagnetische Strahlung, insbesondere nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung, HochfrequenzStrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, also elektromagnetische Strahlung, die kein Licht ist, vorzugsweise auch kein infrarotes oder ultraviolettes Licht. Die Vorrichtung weist eine organische Diode auf, mit der die Strahlung detektiert wird.
Unter einer organischen Diode wird insbesondere eine Diode mit einem organischen Halbleitermaterial verstanden. Die Elektroden der Diode können aus organischem Material sein, müssen aber nicht. Hier bieten sich alternativ beispielsweise
Aluminium, Silber oder Gold an. Es ist auch möglich, einen Kontakt aus organischem und den anderen anorganischem Material zu realisieren.
Organische Dioden können in Dünnschichttechnik und damit mechanisch flexibel ausgeführt sein. Dadurch kann die Vorrichtung ein flexibles, kostengünstiges Dünnschichtelement zur Detektion von Strahlung sein, das sich leicht in beliebige Oberflächen integrieren lässt.
Insbesondere lassen sich der organische Halbleiter der organischen Diode und/oder die Elektroden der organischen Diode in Dünnschichttechnik ausführen.
Die organische Diode ist insbesondere eine
Gleichrichterdiode, die die absorbierte Strahlungsleistung gleichrichtet .
Es ist möglich, an die organische Diode separate Antennenelemente anzuschließen. Vorzugsweise dienen aber gleich die Elektroden der organischen Diode als Antennen für die zu detektierende Strahlung.
Die Vorrichtung kann auch gleich ein Anzeigeelement aufweisen, das anzeigt, wenn Strahlung detektiert wird.
Dazu kann beispielsweise die organische Diode, mit der die Strahlung detektiert wird, gleichzeitig auch als das Anzeigelement dienen. Sie weist dazu über die Funktionalität der Detektion hinaus auch die Funktion einer Leuchtdiode auf.
Es ist aber auch möglich, als Anzeigelement eine zweite, insbesondere organische, Diode vorzusehen, die dann vorteilhaft als Leuchtdiode ausgebildet ist.
In allen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Diode und/oder das Anzeigeelement transparent und/oder semitransparent
auszuführen, wodurch eine einfache Integration in alle Oberflächen ermöglicht wird.
In einem Verfahren wird nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung, insbesondere HochfrequenzStrahlung und/oder
Mikrowellenstrahlung, durch eine organische Diode detektiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer Strahlung mit einer organischen Diode.
In Figur 1 erkennt man eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer Strahlung in Form einer organischen Diode 1, 2, 3 mit einem organischen Halbleiter 1 und zwei vorzugsweise als Metallelektroden realisierten Elektroden 2, 3, die seitlich zu Antennen verlängert sind. Die Diode ist so ausgeführt, dass sie gleichzeitig als Gleichrichterdiode zum Gleichrichten der von den zu Antennen verlängerten Elektroden empfangenen elektromagnetischen Strahlung und als Leuchtdiode zur optischen Anzeige dieser Strahlung fungiert.
Der organische Halbleiter 1 ist in Form eines Halbleiterstacks realisiert, das heißt er besteht aus mehreren, vorliegend zwei organischen Schichten, einer Ladungsträgerin ektionsschicht und einer Licht emittierenden Schicht. Im Einzelfall ist der Halbleiterstack aus bis zu acht Schichten aufgebaut.
Allgemeiner kann die Vorrichtung als Mikrowellensensor, gegebenenfalls auch gleich als Mikrowellenanzeigegerät, in Dünnschichtgeometrie mit Hilfe einer oder mehrerer organischer Dioden realisiert werden.
Dazu braucht man drei Funktionselernente : Eine Antenne zum Empfang der Mikrowellenstrahlung, eine Gleichrichterdiode zum Umwandeln in Gleichspannung und eine Leuchtdiode zur Anzeige der Mikrowellenleistung. Organische Dioden und Leuchtdioden können alle drei Funktionen übernehmen.
Organische Dioden werden in Sandwich-Geometrie hergestellt, wobei ein organischer Halbleiter zwischen zwei Elektroden eingebettet wird. Diese Elektroden kann man gleichzeitig als Mikrowellenantennen (λ/2-Dipole) verwenden. Die absorbierte Mikrowellenleistung wird durch die Diode gleichgerichtet. Durch Einspeisung der Spannung in eine Leuchtdiode wird die empfangene Mikrowellenleistung angezeigt.
Die Funktionalitäten der Vorrichtung, also Empfang, Detektion und Anzeige, können durch Kombination verschiedener organischer Einzelelemente generiert werden. Der Sensor besteht dabei nur aus Antenne und Gleichrichterdiode. Für das Anzeigeelement wird noch eine Leuchtdiode oder ein Leuchtdiodenarray beigefügt .
Es sind folgende Ausführungsvarianten möglich:
- Die Antenne kann separat ausgeführt und mit der Diode verbunden werden oder direkt als Zuleiterbahn zur Diode ausgeführt sein.
- Die Gleichrichterfunktion und die Anzeigefunktion (Leuchten) kann durch ein- und dasselbe Element in Form einer Diode erreicht werden oder durch die Kombination von zwei oder mehreren Einzeldioden.
- Die Antennen können als Metallstreifen oder als gedruckte hochleitfähige Polymerschichten ausgelegt werden.
- Das Anzeigeelement kann flexibel auf Folien oder auf starren Substraten ausgeführt werden.
- Insbesondere kann das Anzeigeelement auch semitransparent ausgeführt werden und lässt sich daher einfach in alle
Oberflächen integrieren, beispielsweise in Handys, in Kleidung, in das Glas von Mikrowellenöfen etc.
- Es ist auch möglich, dass alle drei Funktionen, also Empfang, Detektion und Anzeige, von einer einzelnen Diode erfüllt werden.
- Die Empfindlichkeit kann durch das Layout der Antennen, die Effizienz der Anzeigeelemente oder die Fläche der Anzeigeelemente eingestellt werden.
Durch ein kombiniertes Dünnschichtbauelement oder die
Kombination verschiedener organischer Dünnschichtbauelemente ergibt sich in der Gesamtheit ein elektrooptisches, dünnschichtiges, Mikrowellen anzeigendes Bauteil oder, wenn die Vorrichtung kein eigenes Anzeigeelement aufweist, ein kostengünstiger Mikrowellensensor.
Das elektrooptische, Mikrowellen anzeigende Bauteil dient zur optischen Signalisierung von eingestrahlter Mikrowellenleistung. Er zeichnet sich durch einen sehr einfachen und damit kostengünstigen Aufbau aus. Es besteht vorzugsweise aus einer gleichrichtenden organischen Leuchtdiode, deren Elektroden als Antennen für die Leistungsaufnahme dienen. Der Sensor kann als Leistungsmessgerät verwendet werden, indem verschieden empfindliche Sensoren geeignet verschaltet werden. In diesem Zusammenhang können auch Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe verwendet werden.