Wirtsmaterialien in der OLED-Technologie: Das Herzstück der Display-Innovation

Wirtsmaterialien im Bereich der organischen Leuchtdioden (OLEDs) gehören zu den grundlegenden Komponenten, die das Kernstück von OLED-Displays und Beleuchtungssystemen bilden. Die Effizienz und Leistung von OLED-Bauelementen hängen wesentlich von der Entwicklung sowohl der Emitter- als auch der Wirtsmaterialien ab. Diese Materialien, typischerweise organisch, sind entscheidend in den Emissionsschichten von OLEDs, wo sie die lichtemittierenden Moleküle oder Dotierstoffe „beherbergen“. Die molekulare Struktur von Wirtsmaterialien ist sorgfältig gestaltet, um einen effizienten Energietransfer an die Emitter zu ermöglichen.

Die wichtigsten Eigenschaften von Wirtsmaterialien für fluoreszierende und phosphoreszierende OLEDs

Chemische und thermische Stabilität: Wirtsmaterialien sollten chemisch stabil sein, was oft durch stabile chemische Strukturen wie Carbazol- und Phosphinoxid-Derivate erreicht wird. Eine hohe thermische Stabilität ist entscheidend, um die Leistung des Geräts über längere Zeit zu gewährleisten.
Morphologische Stabilität: Eine stabile amorphe Morphologie ist wichtig, um Phasentrennung und Kristallisation zu verhindern, die die Geräteleistung beeinträchtigen können. Wirte müssen stabile und gleichmäßige Filme mit einer Oberflächenrauheit von weniger als 1,0 nm bilden.
Löslichkeit: Wirte sollten in Alkoholen oder aromatischen Lösungsmitteln löslich sein, um die Beschichtung aus Lösung zu erleichtern.
HOMO/LUMO-Niveaus: Geeignete HOMO- und LUMO-Niveaus sind entscheidend für den effizienten Ladungstransport und die Einspritzung.
Triplettenergie (ET): Ein hohes Triplettenergieniveau ist erforderlich, um Rücktransfer von Energie vom Dotierstoff zum Wirt zu verhindern. Typischerweise ist ein ET von etwa 3,0 eV wünschenswert.
Photolumineszenz-Quantenausbeute: Wirte sollten eine hohe Ausbeute (>95 %) des Dotierstoffes unterstützen.
Kosten-Effizienz: Die Synthese sollte kostengünstig sein, mit wenigen Syntheseschritten und vorhandenen Ausgangsstoffen.
Einfache Synthese und Struktur: Bevorzugt sind leicht zu synthetisierende Materialien mit einfacher Struktur – z. B. auf Carbazol basierende Moleküle wie CBP, mCBP und mCP.

Effizienz und Stabilität:

Wirtsmaterialien müssen eine Balance zwischen Effizienz und betrieblicher Stabilität bieten. Hohe externe Quanteneffizienz (EQE) und Stromausbeute (CE) sind entscheidend für die kommerzielle Verwendbarkeit.

Kompatibilität mit Emittern: Wirtsmaterialien müssen mit einer Vielzahl von Emittern kompatibel sein, insbesondere mit Referenzemittern wie 4CzIPN (grün) und 2CzPN (blau).

Diese Eigenschaften gewährleisten, dass Wirtsmaterialien effektiv zur Leistung und Lebensdauer von OLED-Bauelementen beitragen.

Einsatz in der OLED-Industrie

Wirtsmaterialien spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Effizienz, des Farbspektrums und der Lebensdauer von OLED-Geräten. Sie sind besonders wichtig zur Leistungssteigerung von TADF-Emittern (Thermisch Aktivierte Verzögerte Fluoreszenz). Ihre Fähigkeit, den Energiefluss innerhalb der OLED-Schichten zu steuern, beeinflusst direkt die Geräteleistung.

Arten von Wirtsmaterialien

Basierend auf dem Einsatzbereich lassen sich Wirtsmaterialien in zwei Hauptgruppen einteilen: Fluoreszierende Wirtsmaterialien und phosphoreszierende Wirtsmaterialien.

Fluoreszierende Wirtsmaterialien

Fluoreszierende OLEDs benötigen keine so hohen Triplettenergien, da sie auf Singulett-Exzitonen basieren. Eine stabile amorphe Morphologie ist jedoch weiterhin wünschenswert.

Phosphoreszierende Wirtsmaterialien

Erfordern ein hohes Triplettenergieniveau, bipolare Transporteigenschaften sowie hohe thermische Stabilität (T_g > 100 °C).

Anwendungsbereiche von Wirtsmaterialien in der OLED-Technologie

Wirtsmaterialien sind zentral für viele Anwendungen in der OLED-Industrie – von Smartphones über Fernseher bis hin zu OLED-Leuchten. Die Wahl des geeigneten Wirtsmaterials beeinflusst direkt Farbwiedergabe, Effizienz und Lebensdauer.

Fazit

Wirtsmaterialien sind unverzichtbar für die Herstellung moderner OLEDs. Als führender Anbieter bietet Noctiluca hochwertige Lösungen, die zur Weiterentwicklung der OLED-Technologie beitragen.

Literatur:

Chatterjee, T.; Wong, K. T., Advanced Optical Materials, 2019, 7, 1800565
Li, W. et al., J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 12529-12538
doi: 10.1039/C5TC02997J
Mondal, A. et al., Phys. Rev., 2021, 2, 031304
doi: 10.1063/5.0049513

Wichtige Wirtsmaterialien von Noctiluca

CBP (58328-31-7): Hohe Triplettenergie, gute thermische Stabilität, geeignet für fluoreszierende und phosphoreszierende OLEDs.
mCBP (342638-54-4): Verbesserte Stabilität gegenüber CBP, optimierte Geräteleistung.
TPBi (192198-85-9): Hervorragende Elektronenmobilität, gute thermische Stabilität.
PO-T2T (1646906-26-4): Hohe Triplettenergie und Elektronenmobilität, ideal für TADF-OLEDs.
POSTF (1647050-25-6): Lange Lebensdauer, hohe thermische Stabilität, für phosphoreszierende OLEDs.
DPEPO (808142-23-6): Sehr beliebt in TADF-OLEDs, hohe Triplettenergie und Stabilität.

Noctiluca bietet maßgeschneiderte Lösungen. Sollte das passende Material nicht gelistet sein, kontaktieren Sie uns für eine individuelle Beratung.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Was sind die von Noctiluca angebotenen Hostmaterialien?

Die Hostmaterialien von Noctiluca sind hochreine organische Verbindungen, die für den Einsatz in der Emissionsschicht (EML) von OLEDs entwickelt wurden. Sie bilden die Matrix, in die aktive Dotierstoffe zur Lichterzeugung eingebracht werden.

Welche Funktion erfüllen Hostmaterialien in OLED-Strukturen?

Der Host dient als Energieträger und Emissionsmedium – er transportiert Exzitonen zum Dotierstoff und sorgt für deren effiziente Übertragung bei minimalem Energieverlust. Ein geeigneter Host verbessert Effizienz, Farbqualität und Lebensdauer des Geräts.

Worin unterscheiden sich Hosts für TADF- und phosphoreszierende Dotierstoffe?

TADF-Hosts erfordern eine hohe Triplettenergie, um eine Rückübertragung der Exzitonen zu vermeiden. Phosphoreszierende Hosts hingegen müssen eine niedrigere Triplettenergie als der Dotierstoff besitzen, aber dennoch energetisch stabil sein.

Welche Kriterien bestimmen die Eignung eines Materials als Host?

Wichtige Eigenschaften eines guten Hosts sind: hohe Triplettenergie, geeignete HOMO-/LUMO-Niveaus, thermische Stabilität, hohe Reinheit, Energiekompatibilität mit dem Dotierstoff und Verarbeitbarkeit (z. B. Sublimierbarkeit).

Welche HOMO- und LUMO-Werte sind für die Hosts von Noctiluca typisch?

Je nach Verbindung liegen die HOMO-Werte typischerweise zwischen −5,5 und −6,2 eV, die LUMO-Werte zwischen −2,0 und −3,0 eV. Die genauen Werte finden sich in den technischen Daten.

Sind die Hosts mit gängigen emittierenden Dotierstoffen kompatibel?

Ja, die Hostmaterialien sind auf die Kompatibilität mit TADF- und phosphoreszierenden Dotierstoffen ausgelegt und ermöglichen eine effiziente Aktivierung bei minimalem Energieverlust.

Unterstützen Hostmaterialien die Emission aus der EML-Schicht?

Ja, es handelt sich um spezialisierte Materialien für die Emissionsschicht (EML), deren Struktur und Energieniveaus eine präzise Exzitonensteuerung und effiziente Lichtemission ermöglichen.

Welche Daten zur Triplettenergie sind für diese Materialien verfügbar?

Für ausgewählte Produkte sind Triplettenergiewerte (ET) in eV verfügbar. Diese Informationen sind entscheidend für die Auswahl eines Hosts und in den technischen Unterlagen erhältlich.

Wie beeinflusst der Host die Effizienz und Lebensdauer von OLEDs?

Ein gut abgestimmter Host kann die Quantenausbeute (EQE) steigern, Exzitonen stabilisieren und die Materialdegradation verringern, was zu einer längeren Betriebsdauer führt.

Welche physikalisch-chemischen Parameter sind verfügbar (Molmasse, Reinheit, Sublimationstemperatur)?

Zu den verfügbaren Daten gehören Molmasse, Reinheit (≥99,5 % HPLC) sowie Schmelz- oder Sublimationstemperatur, die für die Planung des Beschichtungsprozesses relevant sind.

Sind Hostmaterialien in sublimierter Form erhältlich?

Ja, viele Materialien sind in sublimierter, hochreiner Form erhältlich und für den Einsatz in Vakuumbeschichtungsverfahren vorbereitet.

Welche Lieferformen sind erhältlich – Pulver, gereinigtes Material?

Die Materialien werden als Pulver oder in sublimierter Form angeboten – abhängig von der Anwendung und Kundenanforderung.

Sind die Hostmaterialien thermisch stabil?

Ja, die Hostmaterialien von Noctiluca zeichnen sich durch hohe thermische Stabilität aus und eignen sich für Vakuumprozesse ohne Zersetzung.

Unterscheiden sich Hosts je nach Emissionsart (bottom vs. top)?

Ja, einige Hosts sind für Top-Emission oder Bottom-Emission optimiert, abhängig von ihren optischen Eigenschaften und der Schichtarchitektur.

Erhält der Kunde Daten zu Singulett-/Triplettniveaus und Anregungsenergie?

Ja, Daten zu Singulett-, Triplett- und Anregungsniveaus sind für bestimmte Hosts verfügbar und können beim technischen Team angefordert werden.

Welche Reinheitsstandards gelten für die angebotenen Hosts?

Die übliche Reinheit beträgt ≥99,5 % (HPLC) und erfüllt die Anforderungen für OLED-Anwendungen mit minimalen Verunreinigungen.

Können Hostmaterialien in Mehrschichtstrukturen eingesetzt werden?

Ja, Hosts eignen sich sowohl für einfache EML-Schichten als auch für mehrschichtige Architekturen, je nach Energiedesign und Geräteanforderungen.

Kann der Host an spezifische Anwendungen angepasst werden?

Ja, Materialien können angepasst oder ausgewählt werden – abhängig von Dotierstoff, Emissionstyp, Energieniveaus oder Beschichtungstechnologie.

Wie läuft die Bestellung eines Hostmaterials oder die Anforderung einer Probe ab?

Bestellungen erfolgen über das Kontaktformular auf der Produktseite. Bitte geben Sie Firmeninformationen, benötigte Menge und Verwendungszweck an.

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