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Markus Schmid

• Amorphe, organische Dünnfilme haben sich mittlerweile in der technischen Anwendung etabliert. Vor allem in aktuellen Displays setzen sich zunehmend selbstleuchtende Pixel auf Basis organischer Halbleiter gegenüber den konkurrierenden Technologien durch. Jeder einzelne Pixel der Anzeige stellt dabei eine organische Leuchtdiode (OLED) dar. Entgegen der amorphen Natur der Filme konnte bereits früh gezeigt werden, dass die Moleküle in einer solchen Schicht relativ zur deren Substratnormalen ausgerichtet sein können. Da sich viele Moleküle für die technische Anwendung durch eine geringe Symmetrie auszeichnen, führt dies zu einer makroskopischen Anisotropie der Filme. Gleichzeitig ist diese Richtungsabhängigkeit von entscheidender Bedeutung für die Bauteileigenschaften, wie z. B. die Effizienz und Stabilität. Diese Arbeit gibt zunächst einen kurzen Einblick in die Grundlagen von organischen Halbleitern und Dioden. Anschließend geht sie auf die unterschiedlichen Phänomene ein, die durchAmorphe, organische Dünnfilme haben sich mittlerweile in der technischen Anwendung etabliert. Vor allem in aktuellen Displays setzen sich zunehmend selbstleuchtende Pixel auf Basis organischer Halbleiter gegenüber den konkurrierenden Technologien durch. Jeder einzelne Pixel der Anzeige stellt dabei eine organische Leuchtdiode (OLED) dar. Entgegen der amorphen Natur der Filme konnte bereits früh gezeigt werden, dass die Moleküle in einer solchen Schicht relativ zur deren Substratnormalen ausgerichtet sein können. Da sich viele Moleküle für die technische Anwendung durch eine geringe Symmetrie auszeichnen, führt dies zu einer makroskopischen Anisotropie der Filme. Gleichzeitig ist diese Richtungsabhängigkeit von entscheidender Bedeutung für die Bauteileigenschaften, wie z. B. die Effizienz und Stabilität. Diese Arbeit gibt zunächst einen kurzen Einblick in die Grundlagen von organischen Halbleitern und Dioden. Anschließend geht sie auf die unterschiedlichen Phänomene ein, die durch eine Ausrichtung der Teilchen in einem amorphen Film zustande kommen können. Hierbei handelt es sich um die Doppelbrechung, spontane Orientierungspolarisation und Emitterorientierung. Ausgehend davon wird der Einfluss dieser Orientierungseffekte auf die Eigenschaften von OLEDs diskutiert. Ein separater Abschnitt ist den Methoden gewidmet, die zur Charakterisierung der Molekülausrichtung in Frage kommen. Im weiteren Verlauf liegt der Fokus der Arbeit darauf, die Faktoren zu identifizieren, die zur Ausrichtung der Moleküle im Film führen. Dies erfolgt anhand von geeigneten Modellsystemen aus denen sich allgemeine Aussagen über die Orientierungsmechanismen für organische Halbleitermoleküle ableiten lassen. Zunächst wird bestätigt, dass die Filme nur dann eine nennenswerte Anisotropie aufweisen, wenn diese aus dem Vakuum aufgebracht werden. Lösungsprozessierte Schichten sind dagegen isotrop. Anhand strukturell verschiedener Moleküle erfolgt anschließend eine genaue Betrachtung weiterer Einflüsse. Bei der Untersuchung von Phosphanoxiden wird deutlich, dass schwache Wasserstoffbrückenbindungen eine entscheidende Rolle für deren Filmmorphologie spielen. Dieser Effekt tritt auch bei zwei polaren Emittern in Gast-Wirt-Systemen auf. Liegt dagegen keine solche chemische Anisotropie vor, so dominiert die Form der Moleküle das Filmwachstum. Dies zeigt sich besonders deutlich bei Schichten, welche aus unpolaren Farbstoffen bestehen. Dabei gilt es zu beachten, dass organische Moleküle in verschiedenen Geometrien im Film vorkommen können. Dieses Phänomen führt zum einen zu einer Verschiebung des Emissionsspektrums im Laufe der thermisch aktivierten verzögerten Fluoreszenz. Zum anderen lässt sich damit erklären, weshalb die Phosphanoxide trotz der starken Ausrichtung ihrer Moleküle nicht nennenswert optisch anisotrop sind. Darüber hinaus widmen sich zwei Kapitel Iridiumkomplexen, deren Orientierung wegen ihrer Struktur und ihrer technischen Bedeutung besondere Aufmerksamkeit verdient. Dabei wird deutlich, dass neben den zuvor identifizierten Faktoren zusätzlich noch die Wechselwirkung zwischen Gast- und Wirtsmolekülen Einfluss auf die Filmmorphologie nimmt. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung ihrer Kernpunkte Anknüpfungspunkten für die weitere Forschung ab.…