Accurate optical simulation of disordered scattering layers for light extraction from organic light emitting diodes

Amos Egel
2019
Diese Arbeit handelt von einer Methode zur umfassenden optischen Simulation von organischen Leuchtdioden (OLEDs) mit internen ungeordneten Streuschichten zur Lichtauskopplung. Die Methode ist exakt in dem Sinne, dass sie die L\"osung der Maxwellgleichungen f\"ur Dipolstrahlung in einem planparallelen Schichtsystem mit mehreren Streupartikeln erm\"oglicht. Dies wird durch die Entwicklung des gestreuten elektromagnetischen Feldes in Kugelvektorwellenfunktionen (zur effizienten Handhabung der
more » ... Handhabung der Streuung an den einzelnen Partikeln) sowie in ebenen Wellen (zur Handhabung der Propagation des Lichtes durchs D\"unnschichtsystem) erreicht. Nach einer Einf\"uhrung zum Thema OLEDs mit einem besonderen Augenmerk auf Lichtauskopplung werden die relevanten Formeln f\"ur die Mehrfachstreuung in einem Formalismus von Anregung und Systemantwort hergeleitet. Auf diese Weise kann das Streuproblem in ein System von linearen Gleichungen \"uberf\"uhrt werden, das auf der Grundlage des T-Matrix Formalismus' die Berechnung der Streukoeffizienten erlaubt. Es werden auch numerische Aspekte einer effizienten Aufstellung und L\"osung dieses Gleichungssystemes er\"ortert und Gleichungen, welche die Berechnung der interessanten Kenngr\"o\ss{}en erm\"oglichen, werden hergeleitet (elektrische Feldverteilung, dissipierte Leistung, Leistungsfluss durch Grenzfl\"achen, Fernfeld-Intensit\"atsverteilungen). Die hier vorgestellte Simulationsmethode wurde auch in einer frei verf\"ugbaren Software (\emph{Smuthi}) implementiert. Die Programmstruktur von Smuthi wird skizziert, und die Korrektheit der Simulationsergebnisse wird durch einen Vergleich mit Finite-Elemente Rechnungen belegt. Abschlie\ss{}end wird die Simulationsmethode an Hand einer praxisrelevanten Fallstudie illustriert. Hierzu wird eine wei\ss{}e OLED, deren Auskoppeleffizienz bereits durch Anpassen der Schichtdicken und der Lage der Emissionszonen optimiert worden ist, mit einer internen Streuschicht versehen und der erwartbare Zugewinn in der Lichtausbeute durch Simulationen [...]
doi:10.5445/ir/1000093961 fatcat:gx3v4zl3gbbmnclcnfb5i67xke