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Organische Leuchtdioden

Kathodenmaterialien

Als Kathodenmaterialien eignen sich Materialien mit niedriger Austrittsarbeit, also vorwiegend unedle Metalle. Häufig verwendet werden hier Aluminium, Magnesium-Silber-Legierungen oder Calcium. In der folgenden Abbildung sind die jeweiligen Energieniveaus im Vergleich zu Poly(para-phenylenvinylen) (PPV), einem gängigen OLED-Material, dargestellt.

Abb.1
Energieniveaus verschiedener Kathodenmaterialien

Energieniveauschema der Orbitalenergien von Poly(para-phenylenvinylen) (PPV) im Vergleich zu den Austrittsarbeiten gängiger Elektrodenmaterialien

Für die Diodenhelligkeit, -effizienz und -lebensdauer ist das Grenzflächenverhalten zwischen Elektroden und organischem Material mit entscheidend. So ist die Bildung schwarzer, nicht leuchtender Punkte auf der OLED die Folge von Zersetzungsreaktionen des Kathodenmaterials an der Grenzfläche zur organischen Schicht. Weiterhin können Oberflächenreaktionen der organischen Filme mit dem unedlen Calcium oder Clusterbildung an Aluminiumkathoden zu einer Beeinträchtigung der Leuchtkraft führen. Als Gegenmaßnahme hat es sich hier bewährt, die Kathodenoberflächen durch hohen Sauerstoff-Partialdruck während des Aufdampfens partiell zu oxidieren (Calcium) beziehungsweise durch Auftragen von Al2O3-, LiF- oder MgO-Schichten zu passivieren (Aluminium). Ein positiver Nebeneffekt dieser Schutzschichten besteht in dem verbesserten Ladungsträgertransport über diese Schichten sowie in der Reduktion der strahlungslosen Zerfallskanäle am und in der Nähe des Metallkontaktes.

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