Recent Advances in Conjugated Polymers for Light Emitting Devices

A recent advance in the field of light emitting polymers has been the discovery of electroluminescent conjugated polymers, that is, kind of fluorescent polymers that emit light when excited by the flow of an electric current. These new generation fluorescent materials may now challenge the domination by inorganic semiconductor materials of the commercial market in light-emitting devices such as light-emitting diodes (LED) and polymer laser devices. This review provides information on unique properties of conjugated polymers and how they have been optimized to generate these properties. The review is organized in three sections focusing on the major advances in light emitting materials, recent literature survey and understanding the desirable properties as well as modern solid state lighting and displays. Recently, developed conjugated polymers are also functioning as roll-up displays for computers and mobile phones, flexible solar panels for power portable equipment as well as organic light emitting diodes in displays, in which television screens, luminous traffic, information signs, and light-emitting wallpaper in homes are also expected to broaden the use of conjugated polymers as light emitting polymers. The purpose of this review paper is to examine conjugated polymers in light emitting diodes (LEDs) in addition to organic solid state laser. Furthermore, since conjugated polymers have been approved as light-emitting organic materials similar to inorganic semiconductors, it is clear to motivate these organic light-emitting devices (OLEDs) and organic lasers for modern lighting in terms of energy saving ability. In addition, future aspects of conjugated polymers in LEDs were also highlighted in this review

Großflächige Abscheidung organischer Leuchtdioden und Nutzung optischer Verfahren zur in situ Prozesskontrolle

In der vorliegenden Arbeit wird die großflächige Abscheidung von organischen Leuchtdioden (OLED) für Beleuchtungsanwendungen in einer neuartigen Beschichtungsanlage vorgestellt. Ausgehend von den speziellen Anforderungen an gleichförmige Schichtdickenverteilung und hohe Abscheideraten für die organischen Schichten, sind die Verfahren der thermischen Vakuumverdampfung (VTE) und der organischen Dampfphasenabscheidung (OVPD) auf Substraten der Größe 370 x 470 mm² unter Fertigungsbedingungen kombiniert. Die Quellensysteme der Anlage wurden hinsichtlich der Verteilung des Materialauftrages und der Oberflächenrauigkeit qualifiziert. Die Kontrolle der Schichteigenschaften ist bei der organischen Dampfphasenabscheidung durch Variation der Parameter Substrattemperatur und Abscheiderate in einem weiten Bereich möglich. Die in situ Kontrolle der Schichtdicke mittels spektroskopischer Reflektometrie wird vorgestellt. Ein Messsystem ist in die Beschichtungsanlage integriert und abgeschiedene Schichten charakterisiert worden. Die Arbeit zeigt, dass die genaue Bestimmung der Dicke einzelner Schichten oder ganzer Schichtstapel mit diesem Verfahren möglich ist und zur ex situ Ellipsometrie vergleichbare Ergebnisse liefert. Um robuste OLED-Bauelemente herzustellen, wird eine organische Kurzschlussunterdrückungsschicht eingeführt, die konform mittels der OVPD-Technologie abgeschieden wird. Die strombegrenzenden Eigenschaften dieser Schicht wirken Defektströmen innerhalb der OLED entgegen. Die reproduzierbare Herstellung von 100 x 100 mm² großen, weißes Licht emittierenden OLED-Modulen mit mittleren Leistungseffizienzen von über 13 lm/W zeigt das Potential dieser Technologie.The thesis deals with the large area deposition of organic light-emitting diodes (OLED) for lighting applications with a novel deposition tool. The special needs of film thicknesses homogeneity and high deposition rates for organic layers request the combination of thermal vacuum deposition (VTE) and organic vapour phase deposition (OVPD) processes to fabricate OLEDs on 370 x 470 mm² substrates. The deposition sources are qualified regarding layer homogeneity and morphology of the deposition processes. The layer properties are controlled in a wide range by the variation of the organic vapour phase deposition parameters: substrate temperature and deposition rate. The in situ determination of the substrate thickness is shown by the application of spectroscopic reflectometry. The thesis demonstrates the thickness analysis of single and multi-layer stacks by reflectometry. The data fit well to ex situ ellipsometry. Robust OLED devices with an additional short-circuit protection layer deposited by OVPD technology are introduced. The current limiting properties of this layer reduce the leakage currents in the OLED device. The fabrication of 100 x 100 mm² white emitting OLED modules with power efficiencies about 13 lm/W shows the great potential of the manufacturing technology

Observations on Small Anionic Atomic Clusters in an Electrostatic Ion Beam Trap

The term atomic cluster relates to compounds of at least two or three atoms. Thereby the physical properties are size dependent and the property transitions between single atoms and bulk material are not always smooth. Ion traps allow it to observe internal cluster properties independent from the influence of external forces. In this work the electron induced decay of singly negatively charged atomic clusters was observed. The dissociation cross section of the clusters is dominated by detachment of the only weakly bound outer electrons. For simple atoms at low electron energies a simple scaling law can be obtained that includes only the binding energies of the valence electrons. Nevertheless for larger sizes theoretical calculations predict so called "giant resonances" as dominant decay process in metal clusters. Due to mass limitations in storage rings exist so far only cross section measurements for simple anions and small negative molecules. In this work the electron detachment cross sections of small negatively charged carbon (Cn- n=2-12), aluminium (Aln- n=2-7) and silver clusters (Agn- n=1-11) were measured in an electrostatic ion beam trap. The classical scaling law, including only the binding energies of the valence electrons, turned out to be not sufficient, especially for larger clusters. In order to improve the correlation between measured and predicted values it was proposed to involve the influence of the cluster volume and the specific polarisability induced by long range coulomb interaction. For silver clusters the best agreement was obtained using a combination of the projected area reduced by the polarisability. The existence of "giant resonances" could not be confirmed. According to theory for clusters with a broad internal energy distribution, a power-law decay close to 1/time is expected. For some clusters the lifetime behaviour would be strongly quenched by photon emission. The thermionic evaporative decay of anionic aluminium and silver clusters in a size range from one to ten constituents was tested but a correlation could be only found incidentally for a few cluster sizes.Als atomare Cluster bezeichnet man Verbünde aus mindestens zwei oder drei Atomen. Dabei sind die physikalischen Eigenschaften abhängig von der Atomzahl und ändern sich beim Übergang von einzelnen Atomen zu Festkörpern nicht immer gleichförmig. Ionenfallen erlauben es, Eigenschaften von Clusterionen weitgehend unabhängig von Umgebungseinflüssen zu untersuchen. In dieser Arbeit wurde der durch Elektronen ausgelöste Zerfall von einfach negativ geladenen Clustern untersucht. Der Zerfallswirkungsquerschnitt der Cluster wird dabei von der Ablösung der nur schwach gebundenen äußeren Elektronen dominiert. Für einfache Ionen ergibt sich daher im Bereich geringer Elektronenenergien ein Skalierungsgesetz, das nur von der Bindungsenergie der Valenzelektronen der Cluster abhängt. Theoretische Berechnungen sagen jedoch für von Elektronen ausgelöste Zerfälle von anionischen Metallclustern sogenannte Riesenresonanzen als dominanten Prozess voraus. Durch Massenlimitierungen in Speicherringen existierten bisher nur Messungen zum elektroneninduzierten Zerfall von einfachen Anionen und kleinen negativen Molekülen. In einer elektrostatischen Ionenstrahl-Falle wurden die durch Elektronenstoß induzierten Wirkungsquerschnitte von anionischen Kohlenstoff- (Cn- n=2-12), Aluminium- (Aln- n=2-7) und Silberclustern (Agn- n=1-11) untersucht. Dabei stellte sich der klassische Skalierungsansatz, der nur die Bindungsenergien der Valenzelektronen berücksichtigt, als nicht ausreichend heraus. Als weitere Faktoren wurden die Projektionsfläche der Cluster sowie die Polarisierbarkeit durch weitreichende Coulomb-Wechselwirkung einbezogen, was zu einer Konvergenz gegenüber den gemessenen Resultaten führte. Für Silbercluster erbrachte eine Kombination aus der Fläche reduziert um die Polarisierbarkeit die beste Übereinstimmung. Die Existenz von Riesenresonanzen konnte nicht bestätigt werden. Weiterhin wurde für kleine Aluminium- und Silbercluster eine Theorie überprüft, derzufolge Clusterensemble mit einer breiten Verteilung der inneren Energie nach einem 1/Zeit-Gesetz zerfallen. Für bestimmte Clusterspezies wird dabei der unimolekulare Zerfall stark unterdrückt durch Kühlung durch Photonenemission. Für die untersuchten Aluminium und Silbercluster konnte nur eine zufällige Übereinstimmung gefunden werden, jedoch kein universaler Zusammenhang wie vorhergesagt