Forschung | AK Blom
Die Tatsache, dass konjugierte Polymere aus der Lösung verarbeitet werden können, weckte ein enormes Forschungsinteresse in Wissenschaft und Industrie. Die Anwendung eines schnellen Rolle-zu-Rolle-Zeitungsdruckverfahrens sollte zu einem Paradigmenwechsel in der Produktion von Displays und großflächigen Geräten wie Beleuchtungskacheln und Solarzellen führen. Ein grundlegender Nachteil von halbleitenden Polymeren ist jedoch, dass ihr Ladungstransport unausgewogen ist, da der Elektronentransport durch Traps behindert wird. Wir fanden heraus, dass diese Elektronenfalle universell in organischen Halbleitern zu sein scheint und von einer Falle dominiert wird, die sich bei ~3,6 eV unter Vakuum befindet [1]. Dieser universelle Defekt quencht auch die Exzitonen in konjugierten Polymeren. Daher wurden für organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) die Effizienzkriterien für die Kommerzialisierung nur durch den Einsatz komplexer Mehrschichtarchitekturen auf Basis kleiner Moleküle erfüllt, die durch Vakuumabscheidung erhalten wurden. In einem solchen mehrschichtigen Aufbau werden Prozesse wie Ladungsinjektion, Ladungstransport und Emission in mindestens fünf verschiedenen organischen Schichten mit jeweils eigener Funktionalität individuell optimiert. Die gleichzeitige Optimierung all dieser Prozesse in nur einer einzigen lösungsverarbeiteten Schicht wurde als unmöglich erachtet und weitere industrielle Anstrengungen in diese Richtung wurden nach 2005 eingestellt.
In Bezug auf funktionelle Polymere ist eine einzigartige Eigenschaft ihre Fähigkeit, kontrollierbare Strukturen in Mischung mit anderen Polymeren zu bilden. Auf diese Weise kann ihre Funktionalität verändert oder sogar neue Eigenschaften geschaffen werden, je nachdem, in welchem Umfang die Polymere die Phasentrennung vornehmen. Ein Beispiel für eine solche neue Funktionalität wurde in nichtflüchtigen bistabilen ferroelektrischen Dioden gezeigt, die auf einem interpenetrierenden Netzwerk aus einem polymeren ferroelektrischen und einem polymeren Halbleiter [2] basieren. Ferroelektrizität und elektrische Leitfähigkeit sind in einer einzigen anorganischen Verbindung miteinander verbunden. In einer solchen Mischung modifiziert jedoch das Polen der ferroelektrischen Phase die Ladungsinjektion der Elektrode in die halbleitende Phase. Darüber hinaus können die nachteiligen Auswirkungen des Einfangens und der strahlungsfreien, fallenunterstützten Rekombination in OLEDs eliminiert werden, indem ein organischer Halbleiter in eine isolierende Wirtsmatrix, die sogenannte Trap-Verdünnung [3], eingebracht wird.