Leuchtstark und langlebig Forscher arbeiten an verbesserten blauen OLEDs

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Organische Leuchtdioden (OLED) sind energieeffizient und flexibel. Doch bei der Farbe Blau mangelt es an Leuchtdichte und Stabilität. Zwei Projekte für bessere blaue OLEDs.

Leuchtstarke und langlebige OLEDs (organische Leuchtdioden) sind weiterhin Gegenstand der Forschung. So ist es Forschern der Technischen Universität Dresden gelungen, eine neue Klasse von phosphoreszierenden Emitterverbindungen auf Platinbasis für leuchtstarke und langlebige OLEDs zu synthetisieren.

Thomas Strassner, Professor für Physikalische Organische Chemie an der TU Dresden, forscht mit seinem Team an Materialien für OLED-Emitter, dem Herzstück der Technologie, um diese langlebiger und leuchtstärker zu machen. „Wir synthetisieren und untersuchen metallorganische Komplexe auf ihre photophysikalischen Eigenschaften und ihre Eignung als blaue Emitter in OLEDs. Eines der wichtigsten Ziele ist dabei die Entwicklung eines vollständig phosphoreszierenden Emittersystems, wobei unser Hauptinteresse blau emittierenden Verbindungen mit kurzer Abklingzeit gilt. Hier konnten wir in den letzten Jahren verschiedene phosphoreszierende Iridium- und Platinverbindungen mit hervorragenden photophysikalischen Eigenschaften synthetisieren und patentieren“.

Neuartiges Molekül für tiefblaue Emission

Auch am Karlsruher KIT arbeiten Forscher ebenfalls an leuchtstarken und langlebigen OLEDs. Bei blauen OLEDs ist es schwierig, hohe Effizienz, hohe Leuchtkraft und lange Lebensdauer zu vereinen. Denn blaue Pixel leuchten schwächer oder verblassen schneller als grüne oder rote. Forscher des Instituts für Organische Chemie (IOC) und des Instituts für Biologisch-Chemische Systeme – Funktionelle Molekulare Systeme (IBCS-FMS) des KIT haben gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Shanghai eine Strategie entwickelt, um hocheffiziente und stabile tiefblaue organische Leuchtdioden zu entwickeln.

Die Forscher haben ein neuartiges Molekül hergestellt, das aus Carbazol- und Triazinfragmenten besteht, die durch ein Siliziumatom verbunden sind (CzSiTrz). Wenn sich die Moleküle zu Nanopartikeln zusammenlagern, kommt es bei elektronischer Anregung zu einer intramolekularen Ladungstransfer-Emission und einer intermolekularen Exciplex-Lumineszenz, was zu einer zweikanaligen intra-/intermolekularen Exciplex-Emission führt.

Ein Exciplex ist ein elektronisch angeregter Molekülkomplex, dessen Emission sich von den Emissionen der angeregten Einzelmoleküle unterscheidet. „Mit der Exciplex-Strategie lässt sich eine tiefblaue Elektrolumineszenz erreichen, weil die Energieniveaus der elektronenabgebenden Carbazolfragmente und der elektronenaufnehmenden Triazinfragmente unabhängig voneinander eingestellt werden können“, erklärt Professor Stefan Bräse vom IOC und IBCS-FMS des KIT.

Sehr hohe Quanteneffizienz und Leuchtdichte

So gelang es dem Team, tiefblaue OLEDs mit einer rekordverdächtigen externen Quanteneffizienz von 20,35 Prozent herzustellen. Die externe Quanteneffizienz gibt das Verhältnis zwischen der erzeugten Strahlungsleistung und der zugeführten elektrischen Leistung an. Zudem erreichen diese OLEDs eine hohe Leuchtdichte von 5.000 cd/m². Das wahrnehmbare Blau hat auf der Normfarbtafel der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) die Koordinaten 0,157/0,076. „Die einfache Synthese des Moleküls und die einfache Herstellung der Bauelemente ebnen den Weg für eine neue Generation effizienter und langlebiger tiefblauer OLEDs“, sagt Bräse.

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