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Este trabalho tem como objetivo o estudo de camadas transportadoras de carga, em especial de elétrons, em dispositivos poliméricos emissores de luz (PLEDs). Estes dispositivos são obtidos basicamente através da deposição de uma camada emissiva polimérica entre dois eletrodos. Dispositivos poliméricos luminescentes apresentam vantagens quando comparados aos LEDs convencionais, entre elas a possibilidade de fabricação de mostradores ultrafinos, com baixo custo de fabricação e flexíveis. A eficiência dos PLEDs está intimamente ligada a viabilidade de comercialização destes displays. Neste trabalho, a primeira estrutura confeccionada é formada pela deposição de um filme do polímero emissivo OC1C10 PPV - poly[2-metoxi-5-(3,7-dimetiloctiloxi)- 1,4-fenilenovinileno entre o anodo ITO (Oxido de Índio-Estanho) e o catodo alumínio. Sobre o eletrodo transparente ITO o polímero OC1C10-PPV e o Al são depositados sob forma de filme através das técnicas Spin Coating e Evaporação Térmica, respectivamente. Em uma segunda etapa, foram fabricadas amostras com uma estrutura diferenciada, de modo que foram introduzidas camadas de filmes relacionadas aos fenômenos de transporte de cargas capazes de aumentar a eficiência do dispositivo. Estas camadas são responsáveis por uma redução da barreira de potencial existente entre o polímero emissivo e os eletrodos e podem também confinar um número maior lacunas no interior da camada emissiva. Este feito implica num aumento da população de elétrons e lacunas no interior da camada ativa, gerando uma maior recombinação de cargas. Neste sentido, filmes de Alq3 (tris-(8-hydroxyquinolate)-aluminum) com diferentes espessuras foram introduzidos entre a camada ativa e o catodo, gerando uma emissão luminosa superior. Por fim, diferentes concentrações de Alq3 foram adicionadas à solução de OC1C10-PPV, resultando em compostos OC1C10-PPV:Alq3 utilizados como camada ativa, o que proporcionou um aumento da eficiência luminosa em mais de 10 vezes quando comparado aos dispositivos fabricados na primeira etapa do trabalho. A utilização do polímero PEDOT:PSS - Poli (3,4-etilenodioxitiofeno) : Poliestireno Sulfonado- como camada transportadora de lacunas (HTLs) depositada entre o alumínio e o polímero eletroluminescente se mostrou indispensável para o funcionamento dos dispositivos fabricados, evitando o curto circuito entre eletrodos. / This work has the objective to study charge carried layers, especially of electrons, in polymer light emitting devices (PLEDs). These devices are obtained basically by polymer emissive layer deposition between two electrodes. Polymer luminescent devices show advantages when compared to conventional LEDs, such as the thin displays manufacture possibility, with low cost of manufacture and flexible. The PLEDs efficiency is closely linked the commercialization feasibility these displays. In this work, the first structure fabricated is composed by the deposition of OC1C10 PPV - [poly(2-(3,7-dimethyloctyloxy)-5-(2\'-methoxy-1,4-phenylene vinylene)] emissive polymer film between the anode ITO (Indium Tin Oxide) and the aluminum cathode. On the transparent electrode ITO the polymer OC1C10-PPV and Al are deposited as a film through spin coating and thermic evaporation techniques, respectively. In other step, samples were fabricated with a differentiated structure, which films layers related to charges transport were introduced and increase efficiency device. These layers are responsible for reduction of potential barrier between polymer emissive and the electrodes and they can confine a higher number of holes in the emissive layer. This imply in an increase of electrons and hole population in active layer, producing a higher luminous emission. Finally, different Alq3 concentrations were added to solution of the OC1C10-PPV, resulting in compost OC1C10-PPV:Alq3 used as active layer, that increase the luminous efficiency more 10 times than the devices fabricated in first stage of this work. The use polymer PEDOT:PSS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): Poly(StyreneSulfonate) as hole transport layer (HTLs) deposited between the aluminum and the polymer electroluminescent showed essential to operation of devices produced, avoiding the short circuit between electrodes.

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Le but de ce travail est d'étudier la possibilité d'intégrer à faible coût des sources optiques dans les circuits électroniques. Les matériaux organiques apparaissent comme de bons candidats car il est aisé de les déposer sur toutes sortes de substrats et certains matériaux électroluminescents ont un très bon rendement. Les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) ont une émission très large, tant sur le plan spectral que sur le plan angulaire, ce qui en fait des composants peu adaptés à la réalisation d'interconnexions optiques. Nous avons donc travaillé sur des OLEDs à microcavités résonnantes, qui ont été fabriquées sur des substrats de silicium oxydé thermiquement. La caractérisation optique a permis de mettre en évidence l'influence des microcavités sur la forme des spectres et les diagrammes angulaires d'émission. Grâce aux caractéristiques optiques de deux microcavités, nous avons déterminé la variation de l'indice de l'ITO en fonction de la longueur d'onde. L'émission monochromatique est concentrée dans des lobes orientés selon les directions vérifiant la condition de résonance, ce qui produit une augmentation de l'intensité rayonnée selon ces directions. Nous avons observé dans nos structures une amplification selon la normale d'un facteur compris entre 11,3 et 15,3. Nous avons également vérifié qu'une microcavité ne modifie quasiment pas l'intensité lumineuse totale émise par la diode. Ces résultats sont en accord avec notre modélisation. La caractérisation électrique des échantillons a montré que la résistance de l'ITO n'a pas une influence déterminante sur les caractéristiques courant - tension des OLEDs, et qu'un recuit de l'ITO n'apporte aucune amélioration. Il existe un certain retard entre l'établissement du champ électrique et le début de l'électroluminescence, causé par une ou des barrières de potentiel. Les fréquences de coupure qui ont été mesurées sont comprises entre 6,3 kHz et 8,5 kHz

In the scope of this diploma thesis the optical properties of organic multilayers and mixed layers were investigated by means of spectroscopic ellipsometry und infrared spectroscopy. The samples were prepared by organic molecular beam deposition in high vacuum on hydrogen passivated Silicon(111) substrates. The structures consist either of N,N-Di(naphthalene-1-yl)-N,N`-diphenyl-benzidine (a-NPD) and tris(8-hydroxyquinoline) aluminium (Alq3) or 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) and copper phthalocyanine (CuPc). The optical response of the multilayers consisting of Alq3 and a-NPD could be modelled using the isotropic dielectric functions of single layers assuming sharp interfaces. The planar structure of PTCDA and the CuPc molecules and their orientation in the stack lead to an overlapping of the p-orbitals strongly influencing the optical properties and the orientation of the molecules. It was found that in multilayers as well as in mixed layers the CuPc molecules adopt the orientation of PTCDA molecules with the molecular plane parallel to the substrate. The multilayers were described using the anisotropic dielectric functions of the constituents including intermixing and roughness at the interfaces. The deviation between the simulation and the experiment suggests an electronic interaction due to coupling between the p-orbitals of CuPc and PTCDA at the interfaces. The simulation of the mixed layers reveals a change in line shape of the Q-band of CuPc. Beside ellipsometry and infrared spectroscopy techniques like x-ray reflectometry and AFM were used for investigations. Additionally in this diploma thesis a special sample holder and manipulator was designed with which in-situ-ellipsometry measurements in ultra high vacuum can be performed. / Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden die optischen Eigenschaften von organischen Multilayern und Mischschichten untersucht. Die Schichtstrukturen wurden im Hochvakuum nach dem Verfahren der organischen Molekularstrahldeposition (OMBD) auf H-passivierten Silizium(111)-Substraten hergestellt. Die optische Charakterisierung erfolgte mit dem Verfahren der spektroskopischen Ellipsometrie und der Infrarotspektroskopie. Dabei wurden zwei verschiedene Materialienpaarungen untersucht, die zum einen aus den organischen Substanzen Aluminium 8-Hydroxichinolat (Alq3) und N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidin (a-NPD) und zum anderen aus Perylentetracarbonsäuredianhydrid (PTCDA) und Kupferphthalocyanin (CuPc) bestanden. Das optische Verhalten der Multilayer und der Mischschichten bestehend aus Alq3 und a-NPD konnte mit den isotropen dielektrischen Funktionen der Einzelschichten simuliert werden. In den PTCDA/CuPc-Schichtsystemen führt die planare Struktur der Moleküle zu einer starken Überlappung der p-Orbitale, was einen großen Einfluss auf die optischen Eigenschaften und die Orientierung der Moleküle hat. Es wurde festgestellt, dass sowohl in den Multilayern als auch in den Mischschichten die CuPc-Moleküle die Anordnung der PTCDA-Moleküle annehmen. Die Multilayer wurden unter Verwendung der anisotropen dielektrischen Funktionen der beteiligten Materialien und unter Berücksichtigung von Grenzflächenrauhigkeit simuliert. Die Unterschiede zwischen Experiment und Modell sind auf eine Kopplung zwischen den p-Orbitalen zurückzuführen. Die Simulationen der Mischschichten zeigten eine Veränderung der Linienform des Q-Bandes von CuPc. Als Untersuchungsmethoden kamen neben der Ellipsometrie und der Infrarotspektroskopie auch die Röntgen-Reflektometrie und das AFM zum Einsatz. Darüber hinaus wurde in dieser Arbeit eine Messeinrichtung aufgebaut, mit der in-situ-Ellipsometriecharakterisierung von Proben im Ultrahochvakuum möglich ist.

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Este trabalho tem como objetivo o estudo de camadas transportadoras de carga, em especial de elétrons, em dispositivos poliméricos emissores de luz (PLEDs). Estes dispositivos são obtidos basicamente através da deposição de uma camada emissiva polimérica entre dois eletrodos. Dispositivos poliméricos luminescentes apresentam vantagens quando comparados aos LEDs convencionais, entre elas a possibilidade de fabricação de mostradores ultrafinos, com baixo custo de fabricação e flexíveis. A eficiência dos PLEDs está intimamente ligada a viabilidade de comercialização destes displays. Neste trabalho, a primeira estrutura confeccionada é formada pela deposição de um filme do polímero emissivo OC1C10 PPV - poly[2-metoxi-5-(3,7-dimetiloctiloxi)- 1,4-fenilenovinileno entre o anodo ITO (Oxido de Índio-Estanho) e o catodo alumínio. Sobre o eletrodo transparente ITO o polímero OC1C10-PPV e o Al são depositados sob forma de filme através das técnicas Spin Coating e Evaporação Térmica, respectivamente. Em uma segunda etapa, foram fabricadas amostras com uma estrutura diferenciada, de modo que foram introduzidas camadas de filmes relacionadas aos fenômenos de transporte de cargas capazes de aumentar a eficiência do dispositivo. Estas camadas são responsáveis por uma redução da barreira de potencial existente entre o polímero emissivo e os eletrodos e podem também confinar um número maior lacunas no interior da camada emissiva. Este feito implica num aumento da população de elétrons e lacunas no interior da camada ativa, gerando uma maior recombinação de cargas. Neste sentido, filmes de Alq3 (tris-(8-hydroxyquinolate)-aluminum) com diferentes espessuras foram introduzidos entre a camada ativa e o catodo, gerando uma emissão luminosa superior. Por fim, diferentes concentrações de Alq3 foram adicionadas à solução de OC1C10-PPV, resultando em compostos OC1C10-PPV:Alq3 utilizados como camada ativa, o que proporcionou um aumento da eficiência luminosa em mais de 10 vezes quando comparado aos dispositivos fabricados na primeira etapa do trabalho. A utilização do polímero PEDOT:PSS - Poli (3,4-etilenodioxitiofeno) : Poliestireno Sulfonado- como camada transportadora de lacunas (HTLs) depositada entre o alumínio e o polímero eletroluminescente se mostrou indispensável para o funcionamento dos dispositivos fabricados, evitando o curto circuito entre eletrodos. / This work has the objective to study charge carried layers, especially of electrons, in polymer light emitting devices (PLEDs). These devices are obtained basically by polymer emissive layer deposition between two electrodes. Polymer luminescent devices show advantages when compared to conventional LEDs, such as the thin displays manufacture possibility, with low cost of manufacture and flexible. The PLEDs efficiency is closely linked the commercialization feasibility these displays. In this work, the first structure fabricated is composed by the deposition of OC1C10 PPV - [poly(2-(3,7-dimethyloctyloxy)-5-(2\'-methoxy-1,4-phenylene vinylene)] emissive polymer film between the anode ITO (Indium Tin Oxide) and the aluminum cathode. On the transparent electrode ITO the polymer OC1C10-PPV and Al are deposited as a film through spin coating and thermic evaporation techniques, respectively. In other step, samples were fabricated with a differentiated structure, which films layers related to charges transport were introduced and increase efficiency device. These layers are responsible for reduction of potential barrier between polymer emissive and the electrodes and they can confine a higher number of holes in the emissive layer. This imply in an increase of electrons and hole population in active layer, producing a higher luminous emission. Finally, different Alq3 concentrations were added to solution of the OC1C10-PPV, resulting in compost OC1C10-PPV:Alq3 used as active layer, that increase the luminous efficiency more 10 times than the devices fabricated in first stage of this work. The use polymer PEDOT:PSS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): Poly(StyreneSulfonate) as hole transport layer (HTLs) deposited between the aluminum and the polymer electroluminescent showed essential to operation of devices produced, avoiding the short circuit between electrodes.

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