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Organische Leuchtdioden

Die Energiebarriere in Zweischicht-OLEDs

An der Grenzfläche der beiden Schichten existiert für die im Normalfall als Majoritätsladungsträger fungierenden Löcher eine innere Energiebarriere χ'L sowie für die in der Regel als Minoritätsladungsträger auftretenden Elektronen eine Barriere χ'E . Die Höhen dieser Energiebarrieren entsprechen der Differenz der Ionisierungspotentiale beziehungsweise der Elektronenaffinitäten beider Materialien. Dadurch werden insbesondere die Majoritätsladungsträger an der inneren Grenzfläche gesammelt, die Lochdichte damit erhöht und somit die Rekombinationswahrscheinlichkeit mit den Elektronen gesteigert.

Abb.1
Prinzip der Zweischicht-OLED

links: Einschicht-OLED, rechts: Zweischicht-OLED mit Elektronentransportschicht (blau) und Lochtransportschicht (rot)

Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der im Gegensatz zur Einschicht-OLED von der Metallkathode weiter entfernt lokalisierten Rekombinationszone. Diese größere Distanz verhindert die Strahlungslöschung am Metall und trägt somit ebenfalls zur Erhöhung der Effizienz bei. Weiterhin verursacht die Ansammlung positiver Ladungen im Überschuss im Inneren der Diode eine Änderung der elektrischen Feldverhältnisse entlang dem Diodenquerschnitt: Der Feldgradient vor der Anode wird dadurch abgeschwächt, die Wanderungsgeschwindigkeit der Ladungsträger in der Lochtransportschicht damit vermindert. Vor der Kathode hingegen baut sich ein stärkeres elektrisches Feld auf, welches die problematischere Elektroneninjektion erleichtert und somit zu niedrigeren turn-on-Spannungen führt.

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