Polarisierte Lumineszenz
mesogener Halbleiter
Von der Fakultät für Naturwissenschaften
der Universität Paderborn genehmigte
DISSERTATION
zur Erlangung des akademischen Grades
eines Doktors der Naturwissenschaften
- Dr. rer. nat. -
von Diplom-Chemiker
Marcus Lauhof
aus Volkmarsen
Paderborn 2008
Die vorliegende Arbeit entstand in der Zeit von Juni 2001 bis März 2008
im Arbeitskreis von Prof. Dr. Heinz-Siegfried Kitzerow im Fachgebiet Physikalische
Chemie der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Paderborn.
1. Gutachter: Prof. Dr. Heinz-Siegfried Kitzerow
2. Gutachter: Prof. Dr. Claudia Schmidt
Die Arbeit wurde eingereicht am: 25.03.2008
Tag der mündlichen Prüfung: 21.05.2008
Meinen Eltern
in Dankbarkeit gewidmet
Herrn Prof. Dr. Kitzerow danke ich für die interessante Aufgabenstellung, seine
intensive Betreuung und die stete Diskussionsbereitschaft. Mein besonderer Dank gilt
ihm dafür, dass er mein „Nein“ nicht akzeptiert hat.
Frau Prof. Dr. Schmidt danke ich für die bereitwillige Übernahme des Korreferats.
Des Weiteren möchte ich mich bei folgenden Personen bedanken:
- unseren Kooperationspartnern vom Institut für Technische und Makromolekulare
Chemie der Universität Hamburg, Felix Scheliga und Prof. Dr. Emma
Thorn-Csany, für die Bereitstellung der Oligo(p-Phenylen-Vinylenen),
- Herrn Prof. Dr. Hilleringmann für die Bereitstellung des Halbleiter-Analysators,
- Dr. Stephan Benning für die enge Zusammenarbeit und die Hilfe bei den
Messungen mit dem AFM und dem Fluoreszenz-Spektrometer.
- Dr. Andreas Hoischen und Herrn Oesterhaus für die Hilfe bei allen elektronischen
Angelegenheiten im Allgemeinen und für die Fertigung der Steuerung des
drehbaren Probenhalters im Besonderen,
- Den Mitarbeitern der mechanischen Werkstatt für die Beratung beim Umbau der
Hochvakuum-Verdampfungsanlage und die Fertigung des drehbaren Probenhalters,
- Frau Koralewicz für die Unterstützung in allen Verwaltungsdingen,
- Frau Jünnemann, Frau Keuker-Baumann und Frau Stehr für zahlreiche Hilfen,
- allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Physikalischen Chemie für das
hervorragende Arbeitsklima und die freundschaftliche Atmosphäre.
Inhaltsverzeichnis
I
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Motivation ...................................................1
2 Theoretische Grundlagen....................................................3
2.1 Lumineszenz......................................................................................... 3
2.1.1 Definition der Lumineszenz......................................................... 3
2.1.2 Arten der Lumineszenz............................................................... 3
2.1.3 Unterscheidung zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz.... 4
2.2 Aufbau und Funktionsweise einer OLED............................................... 8
2.2.1 Einschicht-OLEDs....................................................................... 8
2.2.2 Mehrschicht-OLEDs...................................................................11
2.2.3 Phosphoreszierende OLEDs......................................................13
2.3 Physikalische Modelle..........................................................................14
2.3.1 Ladungsträgerinjektion...............................................................14
2.3.2 Ladungsträgertransport..............................................................20
2.3.3 Ladungsträgerrekombination .....................................................27
2.3.4 Effizienz einer OLED..................................................................30
2.4 Häufig verwendete Materialien.............................................................32
2.4.1 Elektrodenmaterialien................................................................32
2.4.2 Emitter .......................................................................................33
2.4.3 Ladungsträger injizierende Materialien......................................37
2.4.4 Elektronen- und Lochleiter.........................................................38
2.5 Flüssigkristalle......................................................................................40
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