Deutscher Forscher löst Verlustproblem bei OLEDs

OLED-Displays und organische Solarzellen basieren zu einem Teil auf organischen Halbleitermaterialien. An den Grenzflächen des organischen Materials und der metallischen Kontakte kommt es zuweilen zu unerwünschten Verlusten. In der Forschung existieren unterschiedliche Ansätze, die diese Verluste an den Grenzflächen beschreiben. Die Theorien sind aber offenbar zum Teil widersprüchlich und nur für einzelne Fälle gültig.

Dr. Martin Oehzelt vom Helmholtz-Zentrum in Berlin hat die Theorien nun vereinheitlicht und ein universelles Modell entwickelt. Sein Modell basiert in erster Linie auf dem elektrostatischen Potenzial, das von den Ladungsträgern im Metall und im organischen Halbleiter hervorgerufen wird.

Die Phänomene der Elektrostatik beruhen auf Kräften, die vom Coulombschen Gesetz beschrieben werden. Ein klassisches Beispiel dafür ist etwa ein geriebener Bernstein, der Teilchen anzieht. Oder ein Luftballon, der Haare anzieht.

Oehzelt führte Berechnung dieser Art als erster durch

Oehzelt berechnete für sein Modell die Auswirkungen der Ladungsträgerverteilung auf die elektronischen Zustände an der Grenzfläche zwischen dem organischen Halbleiter und dem metallischen Kontakt. Dabei konnte er bestimmen, wie die Veränderung der elektronischen Zustände auf die Ladungsträgerverteilung zurückwirkt.

Seine Berechnungen zeigten, dass mithilfe einer hauchdünnen isolierenden Schicht zwischen dem organischen Halbleiter und dem Metallkontakt Energieverluste reduziert werden können. Entgegen der allgemeinen Erwartungen könne durch das Einfügen eines Isolators so der elektrische Kontakt verbessert werden. Berechnung dieser Art hatte nach Angaben des Helmholtz-Zentrums vor Oehzelt noch niemand so konsequent durchgeführt.

Ergebnisse im Fachmagazin Nature Communication publiziert

Oehzelts Arbeit könnte künftig die Entwicklung effizienterer organischer Halbleiter vereinfachen. Die Ergebnisse publizierte das Fachmagazin Nature Communications.

Martin Oehzelt forscht am Helmholtz-Zentrum als Postdoktorand gemeinsam mit Dr. Georg Heimel unter der Leitung von Professor Norbert Koch.