Development of micro nozzles for thin organic semiconductor layer deposition for organic photodiodes and organic photovoltaic

Abstract

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung von selbstansaugenden Mikrosprühdüsen zur Ab-scheidung organischer Halbleiter für die Herstellung organischer Photodioden und organi-scher Photovoltaik. Es wird dabei ein Überblick über bestehende Abscheideverfahren und deren Vor- und Nachteile gegeben, wobei die Sprühbeschichtung und deren Unterbereiche diskutiert werden. Vorüberlegungen zum Design der Mikrosprühdüsen und deren Realisierung werden dargestellt und umfassen die Betrachtung der vorhandenen Strömung nach Bernoulli und Venturi, Simulationen nach dem Prinzip der Finite-Elemente-Methode (FEM) und Be-ständigkeitstest der zu verwendenden Materialien gegenüber geeigneten Lösemitteln. Im Fol-genden werden die mikrotechnologische Umsetzung des Designs und die Evaluationsschritte bis zu den finalen Düsendesigns gezeigt. Die Evaluierung der finalen Düsendesigns erfolgt dabei in allen relevanten Punkten im Vergleich zu einer herkömmlichen Airbrush-/Zweistoffzerstäubungsdüse, welche für eine konventionelle Sprühbeschichtung organischer Halbleiter verwendet werden kann. Dazu zählt die Betrachtung des entstehenden Sprühke-gels, Aufnahmen mit einer Highspeed-Kamera, Bestimmung von Abscheideeffizienz und -geschwindigkeit und die Verteilung der Tröpfchengrößen (nur Mikrosprühdüsen). Abschlie-ßend wird die elektrische Charakterisierung gesprühter Schichten in organischen Photodioden dargestellt und ein Ausblick auf Mehrdüsen-Arrays gegeben.This work describes the development of self-suctioning micro nozzles for the coating of or-ganic semiconductors in organic photodiodes and organic photovoltaic. An overview of exist-ing coating methods and their advantages and disadvantages is given, focusing on spray coating and its subareas. Preliminary considerations on design and realization are represented and cover thoughts on existing Bernoulli and Venturi flow, simulations according to the finite element method (FEM) and tests on the resistance of materials to suitable solvents. The mi-crotechnological fabrication and evaluation steps towards final nozzle designs are described afterwards. Evaluation of final nozzle designs is done in all relevant aspects in comparison to a conventional air atomizing nozzle set, which may be used for traditional spray coating of organic semiconductors. This includes spray cone observation by high-speed camera, spray spot mapping, droplet size distributions (micronozzles only) as well as the determination of coating efficiency and deposition rate. Finally, electrical characterization of sprayed layers in organic photodiodes is presented and an outlook on multinozzle arrays is given

    Similar works