Im Rahmen dieser Arbeit werden organische Mikroresonatorstrukturen hergestellt und meßtechnisch charakterisiert. Die Arbeit ist Teil eines Projektes, dessen Ziel der Nachweis von Lasertätigkeit bei elektrischer Anregung in organischen Halbleiterbauelementen ist.
Die Basis der Mikroresonatoren bilden organischen Leuchtdioden (engl.: OLED, Organic Light Emitting Diode). Als Emissionsmaterial findet das Gast-Wirt-System Qd:Alq3 Verwendung. Das Wirtsmaterial Aluminium 8-Hydroxichinolat Alq3 ist dabei mit etwa 1 mol% Quinacridon Qd dotiert. Das Emissionsspektrum dieses Materialsystems besitzt eine Halbwertsbreite von etwa 35nm und ein Maximum bei 525nm im grünen Wellenlängenbereich. Für die Injektion der Ladungsträger werden spezielle Transportschichten benutzt, Starburst und NPD für die Löcher sowie undotiertes Alq3 für die Elektronen.
Die auf einem Fabry-Perot-Resonator basierenden Mikroresonatorstrukturen werden durch einen dielektrischen Spiegel auf der einen Seite und einen Metallspiegel auf der anderen Seite begrenzt. Der dielektrische Spiegel besteht aus 7 Schichtenpaaren von SiO2 und TiO2 sowie einer transparenten leitenden Indiumzinnoxidschicht als Anode. Schichten von Magnesium und Silber bilden den Metallspiegel. Die dielektrischen Spiegel werden auf Saphirund MM-Glas (engl.: Millimask)-Substrate aufgedampft. Saphir ist aufgrund der sehr guten Wärmeleitfähigkeit besonders für Mikroresonatoren geeignet. Die Herstellung der Bauelemente erfolgt durch mehrere Lithographieschritte und Aufdampfprozesse. Die organischen Materialien werden durch Molekularstrahldeposition unter Ultrahochvakuum aufgedampft, wodurch sich qualitativ sehr gute Dünnfilme herstellen lassen.
Im ersten Teil der Arbeit wird die Schichtstruktur der hergestellten h1/2-Resonatoren derart in ihrer Länge optimiert, daß ihre Resonanzwellenlänge mit dem Emissionsmaximum des Emittermaterials zusammenfällt. Dazu werden Proben für Photolumineszenz- und Elektrolumineszenzversuche hergestellt. Eine Streak-Kamera dient der Aufnahme der Lumineszenzspektren. Mit ihr kann man Lichtphänomene mit einer hohen zeitlichen Auflösung messen. Bei den Photolumineszenzuntersuchungen ergibt sich eine Halbwertsbreite der Resonanz von 1,7 nm, mit der man einen Wert von 318 für die Güte des Resonators berechnen kann. [...]
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Grundlagen
- 2.1. Organische Leuchtdioden
- 2.1.1. Photolumineszenz bei organischen Halbleitermaterialien
- 2.1.2. Aufbau von organischen Leuchtdioden
- 2.1.3. Materialien
- 2.2. Mikroresonatorstrukturen
- 2.2.1. Fabry-Perot-Resonator
- 2.2.2. Spiegel
- 2.2.3. Mikroresonator
- 2.2.4. Amplified Spontaneous Emission (ASE)
- 2.2.5. Transfer-Matrix Methode
- 2.1. Organische Leuchtdioden
- 3. Technologie
- 3.1. Prozesse zur Herstellung von organischen Dünnfilmen
- 3.1.1. Probenreinigung
- 3.1.2. Lithographie
- 3.1.3. Aufdampfen dünner Schichten
- 3.2. Herstellung von strukturierten organischen Leuchtdioden
- 3.2.1. Substrate
- 3.2.2. Lithographie bei den strukturierten Dioden
- 3.2.3. Aufdampfen der organischen Schichten
- 3.2.4. Prozeßüberblick
- 3.2.5. Probenbezeichnung
- 3.1. Prozesse zur Herstellung von organischen Dünnfilmen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Herstellung und Charakterisierung von organischen Mikroresonatorstrukturen, die als Basis für die Realisierung von Lasertätigkeit bei elektrischer Anregung in organischen Halbleiterbauelementen dienen. Die Arbeit konzentriert sich auf die Optimierung der Schichtstruktur für Resonanzwellenlängen, die mit dem Emissionsmaximum des Emittermaterials übereinstimmen, sowie auf die Untersuchung des dynamischen Elektrolumineszenzverhaltens der Proben.
- Optimierung der Schichtstruktur von Mikroresonatoren für Resonanzwellenlängen, die mit dem Emissionsmaximum des Emittermaterials übereinstimmen
- Untersuchung des dynamischen Elektrolumineszenzverhaltens der Proben
- Analyse der Leistungskennlinien und Polarisationsmessungen der Proben
- Untersuchung des winkeldispersiven Abstrahlverhaltens der Mikroresonatoren
- Messung der Anstartzeit und Abklingzeit von organischen Leuchtdioden im Hinblick auf einen möglichen Einsatz in faseroptischen Kurzstreckenverbindungen
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1: Einleitung stellt den Kontext der Arbeit und die Motivation für die Forschung dar. Es werden die Ziele und die Relevanz der Untersuchung von organischen Mikroresonatoren für die Entwicklung von Lasern und Farbdisplays erläutert.
Kapitel 2: Grundlagen bietet eine umfassende Einführung in die relevanten theoretischen Konzepte. Es behandelt die Funktionsweise von organischen Leuchtdioden (OLEDs), die Eigenschaften der verwendeten Materialien und die Funktionsweise von Mikroresonatorstrukturen.
Kapitel 3: Technologie beschreibt die Herstellungsprozesse der Mikroresonatoren. Es werden die Schritte der Probenreinigung, der Lithographie, des Aufdampfens von dünnen Schichten und der Herstellung von strukturierten organischen Leuchtdioden detailliert erläutert.
Schlüsselwörter
Organische Leuchtdioden (OLEDs), Mikroresonatoren, Fabry-Perot-Resonator, Photolumineszenz, Elektrolumineszenz, Amplified Spontaneous Emission (ASE), Schichtstruktur, Resonanzwellenlänge, winkeldispersives Abstrahlverhalten, Anstartzeit, Abklingzeit, Quantenausbeute
- Arbeit zitieren
- Daniel Schneider (Autor:in), 1999, Dynamische Untersuchungen an organischen Mikroresonatorstrukturen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/19315
