Doppelkomplex-Salze als Absorber in OSC/OPV-Vorrichtungen

Die vorliegende Erfindung betrifft Doppelkomplex-Salze in opto-elektronischen Bauelementen und insbesondere aus geladenen Metallkomplexen gebildete Oligomere zur Verwendung in OSCs bzw OPVs.

Aufbau und Funktionsprinzip von OSCs (organic solar cells)

Allgemeiner Hinweis:

Häufig wird für organische Solarzellen (OSCs) auch die Abkürzung OPV (= organic photo voltaic) verwendet.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Die damit verbundenen Anforderungen an den Device- Aufbau ähneln in vielen Punkten denen zum Bau eines OLEDs. So ist in den OLEDs dafür Sorge zu tragen, dass Löcher, von der Anode kommend, und Elektronen, von der Kathode kommend, an den Farbstoffen (= metall-organische Emitter) rekombinieren und Licht emittieren. Umgekehrt ist bei OSCs (organic solar cells) ausgehend von den durch Sonnenlicht angeregten Farbstoffmolekülen darauf zu achten, dass keine erneute Lichtemission erfolgt, sondern dass Löcher und Elektronen entstehen und zur Anode bzw. Kathode wandern. Überraschenderweise können unter bestimmten Bedingungen für OLEDs und OSCs die gleichen Farbstoff-Materialien verwendet werden, wenn deren Absorptionen weit genug in den roten bzw. IR-Spektralbereich reichen.

Mehrere Techniken und Device-Architekturen wurden bereits vorgeschlagen, um OSCs zu realisieren. Dabei unterscheidet man drei verschiedene Typen von OSCs:

1 ) OSCs ₁ bei denen die organischen Schichten aus sog. „small molecules" bestehen. (SM-Solarzellen werden durch Vakuumdeposition hergestellt.)

2) OSCs, bei denen die organischen Schichten unter anderem aus Polymeren bestehen (Polymer-Solarzellen werden durch spin-coating oder ink-jet printing hergestellt.) 3) „Dye-Sensitized Solar CeIIs", die eine hochporöse ÜO ₂ Elektronen- Leitungsschicht besitzen. (Diese werden hergestellt, indem ÜO ₂ gesintert wird und mit dem Farbstoff belegt wird.) (Prinzip realisiert in der sog. Grätzel-Zelle.).

Neben diesen drei verschieden OSC Typen kann man OSCs auch nach ihrem Funktionsprinzip unterschieden. Im Allgemeinen kommt es nach der Absorption des Photons zur Trennung der elektrischen Ladung, gefolgt von der Wanderung des entstandenen Lochs und Elektrons zu den jeweiligen Elektroden (siehe Fig. 1). Dabei wird je nach Funktionsprinzip die Trennung der Ladungsträger auf unterschiedliche Weise realisiert. In einer Grätzel-Zelle wirkt das an der Oberfläche der Elektrode befindliche Farbstoffmolekül als Photosensibilisator. Nach Absorption eines Photons kommt es zu einem Elektronentransfer vom angeregten Farbstoffmolekül zur Elektrode. Das oxidierte Farbstoffmolekül wird anschließend durch im Elektrolyt befindliche redox-aktive Substanzen wieder reduziert.

In den sog. Feststoff-Solarzellen (Heterojunction-, Bulk-Heterojunction und p-i-n- Solarzellen) werden die Ladungsträger (Elektron und Loch) an einer Grenzfläche zwischen verschiedenen Schichten des Devices getrennt. Dabei kann das Exziton (angeregter Zustand des Farbstoffs) entweder direkt an der Grenzfläche zwischen der Loch- und Elektronen-Leitungsschicht entstehen (Heterojunction-Solarzelle), oder eine zusätzliche photoaktive Schicht wird eingeführt (p-i-n-Solarzelle). Im letzten Fall wird das Exziton im Inneren dieser photoaktiven Schicht durch Absorption des Photons erzeugt und wandert dann in Richtung Loch- oder Elektronen-Leitungsschicht, wo es an der Grenzfläche durch einen heterogenen Elektron-/Loch-Transfer zur Ladungstrennung kommt. Die photoaktive Schicht kann auch in Form einer „Bulk-Heterojunction" realisiert werden, die eine Mischung von Loch- und Elektronen-Leitermaterial darstellt.

Die wichtigsten Vorteile von OSCs sind: i) ein relativ einfacher Fertigungs-Prozess (es müssen z.B. keine großen ultra-reinen Kristalle gezüchtet werden), H) vergleichsweise niedrige Fertigungstemperaturen,

Hi) die Verwendung organischer/metallorganischer Materialien, iv) die geringe Dicke der einzelnen Schichten, v) ein geringer Materialeinsatz (z.B. nur 0,1 g organische Materialien für einen Quadratmeter Solarzelle) vi) und die Möglichkeit, flexible Devices auf Plastiksubstraten herzustellen.

Der Aufbau einer organischen Solarzelle ist dem eines OLEDs sehr ähnlich, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Eine Zelle wird in einer Sandwich-Geometrie gefertigt, wobei eine Elektrode eine transparente Halbleiter-Schicht darstellt, meistens bestehend aus Indium-Zinn-Oxid (ITO). Auf diese Elektrode werden eine oder mehrere organische Schichten aufgebracht: Löcher-Leitungs-Schicht, Licht- Absorptions-Schicht, Elektronen-Leitungs-Schicht, und die abschließende Metall- Elektrode.

Zusammenfassend sei der Prozess, der zur Entstehung des Photo-Stroms in einer organischen Solarzelle führt und sich aus mehreren „elementaren" Schritten zusammensetzt, hier noch einmal erläutert: Ein Photon des eingestrahlten Lichts wird von einem Farbstoff-Molekül in der Absorptions-Schicht absorbiert. Damit wird das Farbstoffmolekül elektronisch angeregt. Da das Molekül im angeregten Zustand (Exziton) andere Redox-Eigenschaften aufweist als im Grundzustand, kommt es bei geeignet gewählten HOMO- und LUMO-Lagen der Lochleiter- und Elektronenleitersschicht relativ zu den HOMO-/LUMO-Lagen der Absorptionsschicht zu einer elektrischen Ladungstrennung innerhalb der Absorptions-Schicht oder an einer der Schichtgrenzen. Die dadurch entstandenen Elektronen und Löcher wandern durch die jeweilige Elektronen- bzw. Loch- Leitungs-Schicht in Richtung der Elektroden, wodurch eine elektrische Spannung an den Elektroden entsteht. Aus diesem Funktions-Prinzip ergeben sich die Anforderungen an die im Device verwendeten Substanzen: i) eine sehr hohe Absorption des Farbstoffs über das ganze sichtbare

Spektralgebiet bis in den nahen-IR Bereich oder eine sehr hohe

Absorption für ausgewählte Spektralbereiche, //) relativ gute Loch- bzw. Elektronenleitfähigkeiten der dafür vorgesehenen Schichten,

///) guter Exzitonentransport in der Absorptionsschicht, /V) effektive und schnelle Exzitonendissoziation sowie schneller

Abtransport der Ladungsträger in der Absorptionsschicht oder an eine-der Grenzschichten, um eine Loch-Elektron-Rekombination zu vermeiden.

Die Erfindung basiert auf dem Einsatz der aus Dopplekomplex-Salzen gebildeten Oligomere in opto-elektronischen Bauelementen, insbesondere in OSCs.

Die Erfindung zum Einsatz in opto-elektronischen Baulelementen, insbesondere in OSCs betrifft deshalb ein Oligomer umfassend wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei positiv geladene Metallkomplexe und wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei negativ geladene Metallkomplexe, wobei die Metallkomplexe die

Formel (I): K ₁ = [L1 L2L3L4M1] ⁿ⁺ und die Formel (II): K ₂ = [L5L6L7L8M2f

aufweisen, wobei M1 und M2 jeweils unabhängig ein Metallzentrum darstellen, ausgewählt aus Ir(I), Rh(I), Pt(II), Pd(II), Au(III) und L1 , L2, L3 und L4 sowie L5, L6, L7 und L8 jeweils einen neutralen oder geladenen Liganden darstellen, wobei zwei oder mehr der Liganden L1 , L2, L3 und L4 sowie L5, L6, L7 und L8 auch miteinander verknüpft sein können und n 1 oder 2 ist. Die Liganden L1 - L8 müssen dabei so gewählt werden, dass die jeweils angegebene und erforderliche Gesamtladung des Komplexes erhalten bleibt.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung von Oligomeren von unterschiedlich geladenen Metallkomplexen in opto-elektronischen Bauelementen, bevorzugt in OSCs, Lasern, Dioden oder Transistoren. Bevorzugt ist das elektronische Bauelement ausgewählt aus OSCs ₁ organischer Diode, organischem Transistor oder organischem Laser. Erfindungsgemäß bevorzugt ist das opto-elektronische Bauelement kein OLED (organic light emitting device).

Oligomere umfassen bevorzugt mindestens 3, mehr bevorzugt mindestens 4, insbesondere mindestens 5, noch mehr bevorzugt mindestens 10 und am meisten bevorzugt mindestens 20 Metallkomplexe. Bevorzugt weisen Oligomere höchstens 200, insbesondere höchstens 100 Metallkomplexe auf. Durch Erhöhung der Anzahl an Metallkomplexen in den Oligomeren lässt sich oftmals bei Absorbermaterialien die Absorption weiter in den roten Spektralbereich verschieben. Bevorzugt sind Trimere sowie Tetramere der Metallkomplexe.

Das gemeinsame Strukturmerkmal sämtlicher in den Doppelkomplexsalzen verwendeten Komplexe besteht darin, daß die Zentralionen M quadratisch-planar vierfach koordiniert sind, wobei die Koordinationen symmetrisch oder unsymmetrisch sein können, wobei unsymmetrische Anordnungen bevorzugt sind.

Diese Erfindung betrifft die Verwendung einer Substanzklasse, bei der eine äußerst intensive Absorption erst durch eine ausgeprägte Metall-Metall- Wechselwirkung zwischen planaren, entgegengesetzt geladenen Metall- Komplexen entstehen kann. Die Übergänge, die zur Absorption führen, basieren somit bei dieser Verbindungsklasse auf Metall-Metall-Wechselwirkungen der einzelnen Komplexe im Oligomer. Dies stellt einen großen Unterschied zu bisherigen Systemen dar, bei denen die Licht-Absorption auf der Basis isolierter, neutraler Moleküle beruht.

Quadratisch-planar koordinierte, entgegengesetzt geladene Pt(ll)-Komplexe sowie strukturell verwandte Komplexe der zweiten und dritten Periode der Übergangsmetalle mit einer d ⁸ -Elektronenkonfiguration (Pd(II), Ir(I), Rh(I) und eingeschränkt Au(III)) zeigen eine Neigung zur Ausbildung von Metall-Metall- Wechselwirkungen und bilden Trimere, Tetramere, .... oder allgemein Oligomere bzw. Kolumnarstrukturen aus (die Begriffe Kolumnarstrukturen, Stapelanordnung, Oligomere und Aggregate werden hier synonym verwendet). Derartige Verbindungen zeigen als Festkörper intensive Absorptionen, die aus Zuständen resultieren, die erst aus den Metall-Metall-Wechselwirkungen hervorgehen.

Die Erfindung basiert auf dem Einsatz unterschiedlich geladener Metallkomplexe, d.h. Doppelkomplex-Salzen, die Trimere, Tetramere, usw. oder allgemein Oligomere bilden, in opto-elektronischen Bauelementen, die bevorzugt nach außen hermetisch abgeschirmt sind. Die Durchlässigkeit der Einhausung beträgt besonders bevorzugt für Wasser-Dampf < 10 ^" ^ g*m ^'2 *d ^"1 und besonders bevorzugt für Sauerstoff < 10 ^"6 cm ³ *m ^"2 *d ^"1 *bar ^'1 , so dass kein Gasaustausch mit der Umgebung erfolgt.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Oligomere werden aus Metall-Komplexen der

Formel (I): K ₁ = [L1 L2L3L4M1] ⁿ⁺ und der Formel (II):

K ₂ = [L5l_6L7L8M2f

(n = 1 , 2)

gebildet. Die Metallzentren M1 und M2 der Metall-Komplexe werden unabhängig ausgewählt aus Ir(I), Rh(I), Pt(II), Pd(II) oder Au(III), bevorzugt aus Pt(II) und Pd(II).

Erfindungsgemäß kann M1 = M2 oder M1 ≠ M2 sein. Auch beliebige Kombinationen sind möglich, wobei die Ladungen der einzelnen Komplex- Bausteine sich insgesamt zu Null addieren müssen.

L1 , L2, L3 und L4 sowie L5, L6, L7 und L8 stehen jeweils unabhängig für einen neutralen oder geladenen Liganden, insbesondere für einen einzähnigen oder mehrzähnigen Liganden. In den folgenden Ausführungen bezeichnet NL neutrale einzähnige Liganden und AL anionische einzähnige Liganden (für eine ausführlichere Definition der Liganden s.u.). Zur Erläuterung sei angemerkt, dass die Liganden Ll ₁ L2, L3 und L4 in der allgemein angegebenen Formel [L1 L2L3L4M1] ⁿ⁺ nicht zwingend identisch sind mit den ebenfalls mit L1 bis L4 bezeichneten Liganden einer anderen allgemein angegebenen Formel [L1 L2L3L4M1] ⁿ⁺ . Da erfindungsgemäß die zur Absorption führenden Zustände im Wesentlichen aus M-M-Wechselwirkungen resultieren, müssen die Liganden selbst keine chromophoren π-Systeme aufweisen.

Bevorzugte Strukturen der erfindungsgemäß einzusetzenden Oligomere werden im Folgenden näher erläutert. Bevorzugt kommen Oligomere/Kolumnarstrukturen zum Einsatz, welche vergleichsweise kleine M-M-Abstände aufweisen, um die bei OSCs wichtigen hohen Absorptionen bis in den roten bzw. in den nahen IR- Spektralbereich zu gewährleisten. Bevorzugt sind auch Oligomere/Kolumnarstrukturen mit mittleren und größeren M-M-Abständen, mit denen hohe Absorptionen z. B. im grünen oder blauen Spektralbereich erfolgen.

Kolumnarstrukturen, die aus einfach positiv und einfach negativ geladenen quadratisch-planaren Komplexen aufgebaut sind:

-K ₁ -K ₂ -K ₁ -K ₂ -K ₁ -K ₂ -K ₁ -

Ki: quadratisch-planarer, einfach positiv geladener Komplex K ₂ : quadratisch-planarer, einfach negativ geladener Komplex

Ki = [L1 L2L3L4M1(I)] ⁺

[L1 ^' L2 ^' L3 ^' L4 ^' M1 (II)] ⁺

Die Liganden der zweiten Formel sind mit einem Strich markiert und werden deshalb als L1', L2', L3 ¹ bzw. L4' bezeichnet. Diese Liganden können/müssen andere Liganden sein als die Liganden ohne Strich, um den Ladungsausgleich zu erreichen. Grundsätzlich können die Liganden L1 ' bis L8' die für die Liganden L1 bis L8 angegebenen Bedeutungen aufweisen.

K ₂ = [L5L6L7L8M2(I)]- [L5 ^' L6 ^' L7 ^' L8 ^' M2(II)]-

mit M1 (l) / M2(l) = Ir(I) ₁ Rh(I) MI (II) / M2(ll) = Pt(II), Pd(II)

Die Strukturen der Komplexe und der Liganden L1 , L2, L3, L4, L5, L6, L7 und L8 sowie L1 ^' , LT, L3 ^' , L4 ^' , L5 ^' , L6', L7' und L8 ^' werden im Folgenden anhand von allgemeinen Formeln und anhand von Beispielen erläutert.

Beispiele zu Doppelkomplex-Salzen mit Ki = [L1L2L3L4Pt(ll)] ⁺

K ₂ = [L5L6L7L8Pt(ll)]-

Beispiele für die Komponente Ki = [L1L2L3L4Pt(ll)] ⁺ :

Allgemeine Formel für α-Diimin- Allgmeine Formel für cyclometallierte Komplexe Carben-Pt-Komplexe

1

wobei die Diimin- und Carben-Liganden, die Reste R1 bis R20, NL1 bis NL4 sowie AL 1 bis AL4 im Kapitel: „Definition der Liganden und Reste" definiert sind.

8

10 11

12 13

14 15

16 17

18 19

20 21

22 23

Beispiele für die Komponente K ₂ = [L5L6L7L8Pt(ll)J-

Allgemeine Formel:

24

Diese Formel wird weiter unten genauer definiert (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

Beispiel:

25

Weitere Beispiele:

26 27

28

29 30

31 32

33 34

35

Beispiele zu Doppelkomplex-Salzen mit K ₁ = [L1L2L3L4Pd(ll)] ⁺

K ₂ = [L5L6L7L8Pd(ll)J-

Beispiele für die Komponente K ₁ = [L1L2L3L4Pd(ll)] ⁺ :

Allgemeine Formel für α-Diimin- Allgmeine Formel für cyclometallierte Komplexe Carben-Pd-Komplexe

36 37

wobei die Diimin- und Carben-Liganden, die Reste R1 bis R20, NL1 bis NL4 sowie AL1 bis AL4 wie hierin definiert sind (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

38 39

40

Beispiele für die Komponente K ₂ = [L5L6L7L8Pd(II)] ^"

Allgemeine Formel:

41

Diese Formel wird weiter unten genauer definiert (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

42 43

Zusätzlich zu den hier aufgeführten Beispielen für Ki = [L1 L2L3L4Pd(II)] ⁺ und K ₂ = [L5L6L7L8Pd(ll)] ^~ können auch alle oben aufgeführten einfach positiv bzw. negativ geladenen Pt-Komplexe herangezogen werden, jedoch muss Pt durch Pd ersetzt werden.

Beispiele zu Doppelkomplex-Salzen mit Ki = [L1L2L3L4lr(l)] ⁺

K ₂ = [L5L6L7L8lr(l)J-

Beispiele für die Komponente Ki = [L1L2L3L4lr(l)] ⁺ :

Allgemeine Formeln:

44 45 wobei die Diimin- und Carben-Liganden, die Reste R1 bis R20, NL1 bis NL4 sowie AL1 bis AL4 wie hierin definiert sind (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

46 47

48

Beispiele für die Komponente K ₂ = [L5L6L7L8lr(l)] ^" :

49 50

51 52

53 54

55

56 0

57

58 Beispiele zu Doppelkomplex-Salzen mit Ki = [L1 L2L3L4Rh(l)] ⁺

Beispiele für die Komponente Ki = [L1L2L3L4Rh(l)] ⁺ :

Allgemeine Formeln:

59 60

wobei die Diimin- und Carben-Liganden, die Reste R1 bis R20, NL1 bis NL4 sowie AL1 bis AL4 wie hierin definiert sind (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

61 62 Beispiele für die Komponente K ₂ = [L5L6L7L8Rh(l)] ^■ .

63 64

65 66

67

68

69 0

70

71

Kolumnarstrukturen, die aus zweifach positiv bzw. zweifach negativ geladenen quadratisch-planaren Komplexen aufgebaut sind:

-Ki-K ₂ -K ₁ -K ₂ -Ki-K ₂ -Ki-

Ki: quadratisch-planarer, zweifach positiv geladener Komplex K ₂ : quadratisch-planarer, zweifach negativ geladener Komplex

K ₁ = [L1 L2L3L4M1(II)J i2+

K ₂ = [L5L6L7L8M2(II)1 |2-

mit MI (II), M2(ll) = Pt(II), Pd(II)

Beispiele zu Doppelkomplex-Salzen mit Ki = [L1L2L3L4Pt(ll)] ²⁺

K ₂ = [L5L6L7L8Pt(ll)] ² -

Beispiele für die Komponente K ₁ = [L1L2L3L4Pt(H)] ²⁺ : Als kationische Komplexe können z.B. α-Diimin-Komplexe wie 74-78, Carben- Komplexe wie 83-84, Pinzer-Komplexe wie 85-103 sowie allgemein quadratisch- planare Platin-Komplexe (104) mit neutralen Liganden NL1-NL4 zum Einsatz kommen.

Allgemeine Formeln (Ringe C und D sind analog zu A und B definiert (s.u.))

72 73

wobei die Diimin-Liganden, die Reste R1 bis R20, NU bis NL4 sowie AL1 bis AL4 wie hierin definiert sind (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

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76

77 78

79

80

Allgemeine Formeln:

81 82 wobei Carben-Liganden, die Reste R1 bis R20, NL1 bis NL4 sowie AL1 bis AL4 wie hierin definiert sind (siehe Kapitel: Definition der Liganden und Reste).

83 84

85 86 (E = O, S, NR)

87 (E = O, S, NR)

88 (E = O, S, NR) 89 (E = O ₁ S, NR)

90 (E = O ₁ S ₁ NR)

91 (E = O, S ₁ NR) 92 (E = O ₁ S ₁ NR)

93 (E = O, S ₁ NR) 94 (E = O, S ₁ NR)

95 (E = O, S, NR)

96 97

98 99

100 101

102 103 2+

104 105

106 107

108 109

110

111 112

113 114

115 116

2+

117 118

119 120

121 122

123 124

125 126

Beispiele für die Komponente K ₂ = [L5L6L7L8Pt(ll);T 2-:.

Als Komplex-Anion kann bevorzugt [Pt(CN) ₄ ] ^2' (127) verwendet werden. Aber auch andere Komplex-Anionen wie z.B. [PtCI ₄ ] ^2" (128), [PtBr ₄ ] ^2' (129), [PtI ₄ ] ^2" (130), [Pt(C=CR) ₄ ] ^2" (131), [Pt(OX) ₂ ] ^2' (132), [Pt(1 ,2-Dithiolat-Ligand) ₂ ] ^2" (133) oder [Pt(1 ,1-Dithiolat-ügand)2] ^2' (134), die eine M-M-Wechselwirkung ermöglichen, können eingesetzt werden.

127

128 129 130

131 132

133 134

135-141 stellt eine Reihe von Komplex-Anionen der allgemeinen Form (133) und (134) exemplarisch dar:

135 136

137

138

139

140

141 142

143 144

145

146 147

Beispiele zu Doppelkomplex-Salzen mit Ki = [L1L2L3L4Pd(ll)] ²⁺

K ₂ = [L5L6L7L8Pd(ll)] ² -

Beispiele für die Komponente Ki = [L1L2L3L4Pd(ll)] 2^+:.

Als Beispiele für zweifach positiv geladene quadratisch-planare Pd(ll)-Komplexe können die oben aufgeführten Beispiele für K ₁ = [L1L2L3L4Pt(ll)] ²⁺ verwendet werden, jedoch muss Pt(II) durch Pd(II) ersetzt werden.

Beispiele für die Komponente K ₂ = [L5L6L7L8Pd(ll)] 2- .".

Ais Beispiele für zweifach negativ geladene quadratisch-planare Pd(ll)-Komplexe können die oben aufgeführten Beispiele für K ₂ = [L5L6L7L8Pt(ll)] ^2' verwendet werden, jedoch muss Pt(II) durch Pd(II) ersetzt werden.

Doppelkomplex-Salze bestehend aus unterschiedlich geladenen Komplexen mit verschiedenen Zentralmetallen

Dotierte Kolumnarstrukturen

-K ₁ -K ₂ -K ₁ -K ₂ -D ₁ -K ₂ -K ₁ -K ₂ -Kr oder -K ₂ -K ₁ -K ₂ -K ₁ -D ₂ -Ki-K ₂ -Ki-K ₂ -

Bevorzugt wird auch eine Dotierung von geladenen, quadratisch-planaren Pt- Komplexen (D), die in geringer Konzentration in eine Kette von geladenen, quadratisch-planaren Pd-Komplexen (K-i, K2) eingebaut werden. Dadurch lässt sich der Absorptionsbereich der Pt-Verbindung verschieben. Dabei wirkt der Pd- Komplex-Stapel wie eine mit dem dotierten Pt-Komplex wechselwirkende Matrix. Aufgrund dieses Prinzips kommt es zu einer Verschiebung der Absorptionsmaxima und zur Veränderung der Emissionen. Die Dotierung kann dabei an Kolumnarstrukturen vorgenommen werden, die aus einfach oder zweifach geladenen Komplexen (Kt, K ₂ ) aufgebaut sind.

Dotierte Kolumnarstrukturen eignen sich bevorzugt für den Einsatz in optoelektronischen Bauelementen, wie Laser, Dioden oder Transistoren.

Dotierte Kolumnarstrukturen sind vor allem dazu geeignet, eine blaue Emission zu erzielen. Eine Verschiebung oder Einflußnahme auf die Emissionswellenlänge hin zu blauen Wellenlängen ist insbesondere bei Laser-Anwendungen oftmals gewünscht.

Beispiele: a) K- _I : quadratisch-planarer, einfach positiv geladener Pd-Komplex K ₂ : quadratisch-planarer, einfach negativ geladener Pd-Komplex D-i: quadratisch-planarer, einfach positiv geladener Pt-Komplex D ₂ : quadratisch-planarer, einfach negativ geladener Pt-Komplex

b) Ki: quadratisch-planarer, zweifach positiv geladener Pd-Komplex K ₂ : quadratisch-planarer, zweifach negativ geladener Pd-Komplex Di: quadratisch-planarer, zweifach positiv geladener Pt-Komplex D ₂ : quadratisch-planarer, zweifach negativ geladener Pt-Komplex

Es ist aber auch möglich, in Kolumnarstrukturen, aufgebaut aus einfach bzw. zweifach geladenen Pt-Komplexen, einfach bzw. zweifach geladene Pd-Komplexe einzubauen. Dadurch kann die Größe der für die Lichtabsorption verantwortlichen Oligomere und somit die Absorptionswelleniänge variiert werden. Erfindungsgemäß kann das Konzept der Dotierung auch auf Kolumnarstrukturen angewandt werden, die aus geladenen Komplexen der Elemente Ir(I) und Rh(I) aufgebaut sind. In die jeweilige Kolumnarstruktur kann dabei jeder quadratisch- planare Komplex mit der passenden Ladung eindotiert werden.

Der zur Dotierung eingesetzte Komplex liegt in der Oligomer-Matrix bevorzugt in einem Mol-Verhältnis von höchstens 1 : 3, bevorzugt höchstens 1 : 10, bevorzugt höchstens 1 : 50 und insbesondere höchstens 1 : 100, bezogen auf die Oligomer- Matrix bildenden Komplexe, vor. Vorzugsweise liegt der zur Dotierung eingesetzte Komplex in der Oligomer-Matrix in einem Mol-Verhältnis von mindestens 1 : 100 000, bevorzugt mindestens 1 : 10 000, mehr bevorzugt mindestens 1 : 1000, bezogen auf die Oligomer-Matrix bildenden Komplexe, vor.

Das erläuterte Konzept der Dotierung von Kolumnarstrukturen kann vorwiegend zur Steuerung der Absorptions- und Emissionswellenlänge verwendet werden und ist aus diesem Grund von großer Bedeutung für OSC-Anwendungen. Dieses Erfindungskonzept zeichnet sich besonders dadurch aus, dass aufgrund der definierten Ladung der dotierten Komplexe, D1 oder D2, in dem erfindungsgemäßen Bauprinzip keine -D1-D1- oder -D2-D2- Nachbaranordnungen auftreten können.

Kolumnarstrukturen, die aus einfach positiv/negativ bzw. zweifach positiv/negativ geladenen quadratisch -planaren Komplexen mit verschiedenen Metallzentren aufgebaut sind:

Zusätzlich zu den bereits oben aufgeführten Doppelkomplex-Salzen, können auch Doppelkomplex-Salze mit unterschiedlichen Metallzentren in stöchiometrischer Zusammensetzung (nicht dotiert) auftreten. In einer weiteren bevorzugten Form wird eine weitere Komponente dotiert.

-Ki-K ₂ -K ₁ -K ₂ -Ki-K ₂ -Ki- Solche Strukturen können für alle hierin genannten opto-elektronischen Bauelemente eingesetzt werden, bevorzugt für OSCs.

Beispiele:

Ki : quadratisch-planarer, einfach positiv (negativ) geladener Komplex K ₂ : quadratisch-planarer, einfach negativ (positiv) geladener Komplex

Ki = [L1L2L3L4M1(I)] ⁺

[L1 ^' L2 ^' L3 ^' L4 ^' M1 (ll)] ⁺

K ₂ = [L5L6L7L8M2(I)]-

[L5 ^' L6 ^' L7 ^' L8 ^' M2(II)] ^"

mit M1(l)/M2(l) = Ir(I) ₁ Rh(I)

MI(II) /M2(ll) = Pt(II), Pd(II)

Daraus ergeben sich beispielsweise folgende Kolumnarstrukturen: K ₂ = [L5L6L7L8Pd(ll)]-

K ₁ =[L1L2L3L4Pd(ll)] ⁺

K ₁ = [L1L2L3L4Pt(ll)] ⁺ K ₂ = [L5L6L7L8lr(l)] ^"

Ki =[L1L2L3L4lr(l)] ⁺

Ki =[L1L2L3L4Pt(ll)] ⁺ K ₂ = [L5L6L7L8Rh(l)] ^~

K ₁ =[L1L2L3L4Rh(l)] ⁺

K ₁ =[L1L2L3L4Pd(ll)] ⁺ K ₂ = [L5L6L7L8lr(»)y

K ₁ = [L1L2L3L4lr(l)] ⁺

K ₁ = [L1L2L3L4Pd(ll)] ⁺

K ₁ =[L1L2L3L4Rh(l)] ⁺

K ₁ =[L1L2L3l_4lr(l)] ⁺

K ₁ =[L1L2L3L4Rh(l)] ⁺

Ki: quadratisch-plaπarer, zweifach positiv (negativ) geladener Komplex K ₂ : quadratisch-planarer, zweifach negativ (positiv) geladener Komplex

Ki= [L1L2L3L4M1 (H)I ²⁺

[L5'L6'L7'L8'M2(II)] ² -

mit M2(l) = Ir(I), Rh(I)

M1(ll)/M2(ll) = Pt(H), Pd(II) Daraus ergeben sich folgende Doppelkomplex-Salz-Kolumnarstrukturen:

K ₂ = [L5L6L7L8Pt(II)] ² -

Ki = [L1 L2L3L4Pt(ll)] ² *

Ki = [L1 L2L3L4Pt(ll)] ²⁺

Die in einer Metall-Komplex-Kombination mit L1 bis L8 sowie LV bis L8' bezeichneten Liganden sind nicht zwingend identisch mit den in einer anderen Kombination ebenfalls mit L1 bis L8 sowie L1 ^' bis L8' benannten Liganden.

Weitere Kombinationen:

Auch folgende Arten von Kolumnarstrukturen sind möglich (Beispiele): Komplex-Salz-Oligomer bestehend aus drei oder mehr unterschiedlichen Komplexen

Beispiele für eine Dreier-Kombination:

-Ki -K ₂ -K ₃ -Ki -K ₂ -K ₃ -Ki-

Ki = [L1 L2L3L4M1(ll)] ^: 2+ K ₂ = [L5L6L7L8M2(ll)j- K ₃ = [L5L6L7L8M2(II)]- K ₂ = [L1 L2L3L4M1 (II)] ⁺ K ₃ = [L1 L2L3L4M1(II)] ⁺

K ₁ = [L1 L2L3L4M1(II)] ²⁺ K ₂ = [L5L6L7L8M2(I)]- K ₃ = [L5L6L7L8M2(I)]- K ₂ = [L1 L2L3L4M1(I)] ⁺ K3 = [L1 L2L3L4M1(I)] ⁺

L1 - L4 und L5 - L8 steht jeweils unabhängig für einen neutralen oder geladenen Liganden, insbesondere für einen einzähnigen oder mehrzähnigen Liganden. Die Liganden L1 - L8 müssen dabei so gewählt werden, dass die jeweils erforderliche Gesamtladung des Komplexes erhalten bleibt.

Die in einer Metall-Komplex-Kombination mit L1 bis L8 sowie LT bis L8 ^' bezeichneten Liganden sind nicht zwingend identisch mit den in einer anderen Kombination ebenfalls mit L1 bis L8 sowie L1 ^' bis L8 ^' benannten Liganden.

Definition der Liganden und Reste

Soweit hierin verwendet, handelt es sich bei den Liganden NL1-NL4 um neutrale Liganden, z.B. Carbonyl CO, Nitrile NCR ¹ , isonitπle CNR" (R' und R" definiert wie R1-R20) oder Oxazole. Beispielsweise können auch Nitrile oder Isonitrile verwendet werden, die mit einer großen organischen Gruppe R' bzw. R" (R' und R" definiert wie R1-R20) substituiert sind. Als neutrale Liganden kommen aber auch Verbindungen in Frage, die über N, P, S, O, As oder Se koordinieren. Soweit hierin verwendet stellen die Liganden AL1-AL4 anionische Liganden, z.B. Cyanid CN~ Chlorid CF ₁ Bromid Br ^" lodid T ₁ RS ^" ,RO~ SCN~ OCN ^" Arylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen oder Borate dar.

α-Diimin-Liganden, wie hierin verwendet, können sowohl aus Fünf- oder Sechsringen bestehen, deren Bestandteile Z1-Z12 entweder die Fragmente CR(X) (R(X) = siehe Definition von R1-R20) oder N sind, E kann entweder NR, O oder S sein. Diese Definition beinhaltet auch die Möglichkeit, dass die Einheiten A und B keinen Zyklus bilden, sondern offenkettig sind. („#" kennzeichnet das Atom, das mit der zweiten Einheit verbunden ist):

Soweit hierin verwendet bedeutet der Begriff des Carben-Liganden insbesondere:

Cyclometallierende Liganden, soweit hierin verwendet, sind zweizähnig, einfach negativ geladene Liganden, die

1 ) Einerseits über ein sp ² -Kohlenstoff- und andererseits über ein Stickstoffatom binden. Die Einheiten A und B können sowohl aus Fünf- oder Sechsringen bestehen, als auch offenkettig sein. Die Bestandteile Z1-Z26 bestehen entweder aus dem Fragment CR(X) (R(X) = organischer Rest definiert wie R1- R20) oder N ₁ E kann entweder NR, O oder S sein. („*" kennzeichnet das Atom, das die Komplexbindung eingeht, „#" das Atom, das mit der zweiten Einheit verbunden ist):

2) Einerseits über ein sp ² - und andererseits über ein Carben-Kohlenstoffatom bindet. Die Einheit B kann aus einem Fünf- oder Sechsring bestehen, aber auch offenkettig sein. Die Bestandteile Z13-Z26 bestehen entweder aus dem Fragment CR(X) (R(X) = organischer Rest wie R1-R20, s.u.) oder N, E kann NR, O oder S sein. („*" kennzeichnet das Atom, das die Komplexbindung eingeht, „#" das Atom, das mit dem zweiten Ring verbunden ist):

In den hierin angegebenen Formeln handelt es sich bei R1-R20 um organische Gruppen, die identisch oder voneinander unabhängig sein können. Die organischen Gruppen können insbesondere ausgewählt werden aus: Wasserstoff, Halogen oder Gruppen, die über Sauerstoff (-OR), Stickstoff (-NR2) oder Silizium (-SiR ₃ ) gebunden sind, sowie Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen bzw. substituierte Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen mit Substituenten wie Halogenen, Alkylgruppen und weitere allgemein bekannte Donor- und Akzeptor- Gruppen. Die organischen Gruppen R1 -R20 können auch zu annellierten Ringsystemen führen. Die Gruppen R1-R20 enthalten vorzugsweise 1 bis 30 C- Atome, besonders bevorzugt 1 bis 20 C-Atome. Um die Löslichkeit zu gewährleisten, sind bevorzugt langkettige - auch verzweigte - Alkylketten (Ci- C ₃ 0) und kurzkettige Polyether [z.B. Polymere (-OCH ₂ CH ₂ O-)n, n < 500]. Die Alkylketten können auch mit polaren Gruppen modifiziert werden, z.B. mit Alkoholen, Aldehylden, Aminen, Carbonsäuren, Ethern, Phosphorsäureestern, Phosphonsäuren, die eine weitere Erhöhung der Löslichkeit ermöglichen.

Bei dem Rest R handelt es sich, soweit hierin verwendet, um organische Gruppen (analog zu der Definition von R1-R20) Die organischen Gruppen können insbesondere ausgewählt werden aus: Wasserstoff, Halogen oder Gruppen, die über Sauerstoff (-OR), Stickstoff (-NR2) oder Silizium (-SiR3) gebunden sind, sowie Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen bzw. substituierte Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen mit Substituenten wie Halogenen, Alkylgruppen und weitere allgemein bekannte Donor- und Akzeptor-Gruppen. Die organischen Gruppen können auch zu anneliierten Ringsystemen führen. Um die Löslichkeit zu gewährleisten, sind bevorzugt langkettige - auch verzweigte - Alkylketten (C1-C30) und kurzkettige Polyether [z.B. Polymere (-OCH ₂ CH ₂ O-)n, n < 500]. Die Alkylketten können auch mit polaren Gruppen modifiziert werden, z.B. mit Alkoholen, Aldehyden, Aminen, Carbonsäuren, Ethern, Phosphorsäureestern, Phosphonsäuren, die eine weitere Erhöhung der Löslichkeit ermöglichen.

Die Reste R', R" stehen hierin für organische Gruppen (analog zu der Definition von R1-R20), die identisch oder voneinander unabhängig sein können. Die organischen Gruppen können insbesondere ausgewählt werden aus: Wasserstoff, Halogen oder Gruppen, die über Sauerstoff (-OR), Stickstoff (-NR ₂ ) oder Silizium (-SiR ₃ ) gebunden sind, sowie Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen bzw. substituierte Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen mit Substituenten wie Halogenen, Alkylgruppen und weitere allgemein bekannte Donor- und Akzeptor- Gruppen. Die organischen Gruppen können auch zu anneliierten Ringsystemen führen. Um die Löslichkeit zu gewährleisten, sind bevorzugt langkettige - auch verzweigte - Alkylketten (C ₁ -C ₃₀ ) und kurzkettige Polyether [z.B. Polymere (- OCH ₂ CH ₂ O-) _n , n < 500]. Die Alkylketten können auch mit polaren Gruppen modifiziert werden, z.B. mit Alkoholen, Aldehyden, Aminen, Carbonsäuren, Ethern, Phosphorsäureestern, Phosphonsäuren, die eine weitere Erhöhung der Löslichkeit ermöglichen.

R(X) steht hierin für organische Gruppen (analog zu der Definition von R1-R20), die identisch oder voneinander unabhängig sein können. X ist eine laufende Ziffer und dient zur Nummerierung des Restes R (z.B. R(1), R(2), ...) . Die organischen Gruppen können insbesondere ausgewählt werden aus: Wasserstoff, Halogen oder Gruppen, die über Sauerstoff (-OR), Stickstoff (-NR ₂ ) oder Silizium (-SiRs) gebunden sind, sowie Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen bzw. substituierte Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und Alkenyl-Gruppen mit Substituenten wie Halogenen, Alkylgruppen und weitere allgemein bekannte Donor- und Akzeptor- Gruppen. Die organischen Gruppen können auch zu anneliierten Ringsystemen führen. Um die Löslichkeit zu gewährleisten, sind bevorzugt langkettige - auch verzweigte - Alkylketten (C1-C3 ₀ ) und kurzkettige Polyether [z.B. Polymere (- OCH ₂ CH ₂ O-) _n , n < 500]. Die Alkylketten können auch mit polaren Gruppen modifiziert werden, z.B. mit Alkoholen, Aldehylden, Aminen, Carbonsäuren, Ethern, Phosphorsäureestern, Phosphonsäuren, die eine weitere Erhöhung der Löslichkeit ermöglichen.

Alkylreste, wie hierin beschrieben, bedeuten insbesondere C ₁ -C30, bevorzugt Cr C ₂ o-Alkylreste, besonders bevorzugt C ₁ -C ₁ 0. Alkylreste können auch einen Zyklus bilden. Alkenyl- und Alkinylreste weisen vorzugsweise 1 bis 30, insbesondere 2 bis 20 C- Atome auf, besonders bevorzugt 2 bis 8.

Arylgruppen sind vorzugsweise Systeme mit 5 bis 30, insbesondere 5 bis 10 Ringatomen, wobei bevorzugt 1 bis 4 Heteroatome, ausgewählt aus O, N, P

Verbindung

[Pt(CN-cyclododecyl) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(phen)(CN-cycloheyl) ₂ ][Pt(CN) ₄ ]

{[Pt(phen)(CN-cyc!ododecyl)CI]2[Pt(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ ]2[Pt(CN) ₄ ]3}

[Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -CHa) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₆ HiS) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(p-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₀ H ₂₁ ) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₂ H ₂ S) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(p-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₄ H ₂₉ ) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(CNR) ₄ ][Pt(CN) ₄ oder/und S enthalten sind.

Die oben allgemein definierten Liganden-Einheiten A und / oder B der α-Diimin- Liganden, Carben-Liganden und cyclometallierenden Liganden können auch mit NL und / oder AL verbrückt sein.

Tabelle 1

Einige Beispiele von Doppelkomplex-Salzen, die bevorzugt als Absorber in OSCs (OPVs) eingesetzt werden können. Die Absorptionen der Materialien reichen bis in den nahen IR-Bereich.

CNR bezeichnet gängige Isonitril-Liganden

Insbesondere die in Tabelle 1 beschriebenen Oligomere eignen sich hervorragend zur Verwendung in opto-elektronischen Bauelementen, insbesondere in OSCs. Bei der Fertigung von OSCs können alle hierin beschriebenen Oligomere bzw. Kolumnarstrukturen verwendet werden. Durch geeignete Wahl der Oligomere kann die jeweils gewünschte Absorptionswellenlänge gegebenenfalls gezielt verändert werden.

Tabelle 2

Einige konkrete Beispiele von Doppelkomplex-Salzen, -Kombinationen, -Dotierungen, die bevorzugt in opto-elektronischen Bauelementen, wie Lasern, Dioden oder Transistoren, eingesetzt werden.

Verbindung

[Pd(bpy) ₂ ][Pt(CN)] ₄

[Pt(bpy) ₂ ][Pd(CN)] ₄

[PcKbPy) ₂ ][Pd(CN)],

[Pt(bpy) ₂ ][Pt(CN)],

[Pd(4,4 ¹ -Dimethyl-2,2 ^J -dipyridyl) ₂ ][Pt(CN)] ₄

[Pt(4,4'-Dimethyl-2,2'-dipyridyl) ₂ ][Pd(CN)] ₄

[Pd(4,4'-Dimethyl-2,2 ^; -dipyridyl) ₂ ][Pd(CN)] ₄

[Pt(4,4 ^J -Dimethyl-2,2 ¹ -dipyridyl) ₂ ][Pt(CN)] ₄

[Pd(phen) ₂ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(phen) ₂ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(phen) ₂ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(phen) ₂ ][Pt(CN) ₄ ]

([PdIbPy) ₂ ][Pd(CN) ₄ ]I-X[Pt(CN) ₄ ]X) 0.00001 < x < 0.99999

{[Pd(bpy) ₂ ][Pt(CN) ₄ ]i-χ[Pd(CN) ₄ ]χ} 0.00001 < x < 0.99999

{[Pt(bpy) ₂ ][Pd(CN) ₄ ] _1-x [Pt(CN) ₄ lχ} 0.00001 < x < 0.99999

{[Pt(bpy)2][Pt(CN)4]i-χ[Pd(CN) ₄ ]χ} 0.00001 < X < 0.99999

{[Pd(CNR) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]i-x[Pt(CN)4]χ} 0.00001 < x < 0.99999 ([Pd(CNR) ₄ ][Pt(CN) ₄ I _1- X[Pd(CN) ₄ ]Xl 0.00001 < x < 0.99999

([Pt(CNR) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]I-X[Pt(CN) ₄ ]X) 0.00001 < x < 0.99999

{[Pt(CNR) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]i-x[Pd(CN) ₄ ]χ} 0.00001 < x < 0.99999

[Pd(CNR) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(CNR) ₄ ][Pd(CN) ₄

[Pd(CNR) ₄ ][Pd(CN) ₄

[Pt(bpy)(en)][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(bpy)(en)][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(bpy)(en)][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(bpy)(en)][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(phen)(en)][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(phen)(eπ)][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(phen)(en)][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(phen)(en)][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(CNCHa) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(CNCHs) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(CNCHs) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(CNCHs) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(CNC ₂ Hs) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(CNC ₂ Hs) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(CNC ₂ Hs) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(CNC ₂ Hs) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(CN-f-C ₄ H ₉ ) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(CN-f-C ₄ H ₉ ) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(CN-f-C ₄ H ₉ ) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(CN-f-C ₄ H ₉ ) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(CN-cyclododecyl) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(CN-cyclododecyl) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(CN-cyclododecyi) ₄ ][Pd(CN) ₄ [Pt(phen)(CN-cyclohexyl) ₂ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(phen)(CN-cyclohexy[) ₂ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(phen)(CN-cycloheyl) ₂ ][Pcl(CN) ₄

[Pt(CN-n-tetradecyl) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(C N-n-tetradecy I) ₄ ][Pt(C N ) ₄ ]

[Pt(CN-π-tetradecyl) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(CN-/7-tetradecyl) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

{[Pt(phen)(CN-cyclododecyl)CI] ₂ [Pt(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ ]2[Pd(CN)4]3}

{[Pd(phen)(CN-cyclododecyl)CI]2[Pd(phen)(CN-cyclododecy!) ₂ ]2[Pt(CN)4]3}

{[Pt(phen)(CN-cyclododecyl)CI] ₂ [Pd(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ ] ₂ [Pt(CN) ₄ ]3}

{[Pd(phen)(CN-cyclododecyl)CI] ₂ [Pt(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ HPt(CN) ₄ ]3}

{[Pt(phen)(CN-cyclododecyl)CI] ₂ [Pd(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ ] ₂ [Pd(CN) ₄ ] ₃ }

{[Pd(phen)(CN-cyclododecyl)CI] ₂ [Pt(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ ] ₂ [Pd(CN) ₄ ] ₃ }

{[Pd(phen)(CN-cyclododecyl)Cl] ₂ [Pd(phen)(CN-cyclododecyl) ₂ ] ₂ [Pd(CN) ₄ ]3}

[Pt(p-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₀ H ₂₁ )4][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(p-CN-C ₆ H4-C ₁₀ H ₂₁ ) ₄ ][Pt(CN)4] [Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -Ci ₀ H ₂₁ J ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -CHs) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -CHs) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -CHa) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₆ HiS) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(p-CN-C ₆ H ₄ -C ₆ Hi ₃ )4][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₆ Hi _S ) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -Ci ₂ H _2S ) ₄ ][Pd(CN) ₄ ]

[Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₂ H ₂₅ )A][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₂ H ₂ S) ₄ ][Pd(CN) ₄ ] [Pt(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₄ H ₂₉ )^[Pd(CN) ₄ ]

[Pd(p-CN-C ₃ H ₄ -Ci ₄ H ₂₉ ) ₄ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pd(P-CN-C ₆ H ₄ -C ₁₄ H _2S ) ₄ ][Pd(CN) ₄

CNR bezeichnet gängige Isonitril-Liganden

Wegen der entgegengesetzten Ladungen des erfindungsgemäß eingesetzten Metall-Komplexe führt die elektrostatische Wechselwirkung (lonenbindung) zu einer ausgeprägten Stabilisierung der M-M-B indung, worauf u.a. die sehr schlechte Löslichkeit derartiger Verbindungen zurückzuführen ist. Diese Tatsache vereinfacht zwar die Synthese wesentlich, da bei der Vereinigung der jeweils löslichen Komponenten die Doppelkomplex-Salze meist augenblicklich ausfallen. Dadurch werden aber eine eingehendere Analytik sowie verschiedene Anwendungen erschwert. Da üblicherweise für Salze wegen ihrer geringen Flüchtigkeit eine Vakuumsublimation nicht in Frage kommt, bleiben zur Erzeugung dünner Schichten nass-chemische Verfahren (z.B. Spin-Coating, Drucken). Diese erfordern ihrerseits aber eine gewisse Löslichkeit der Verbindungen. Das gilt allerdings nicht, falls die Doppelkomplex-Salze als Dispersionen eingesetzt werden oder falls das Verfahren der Eindiffusion gewählt wird.

Platin-Doppelkomplex-Salze der allgemeinen Form [L1 L2L3L4Pt] ²⁺ [Pt(AL1 ) ₄ ] ^2" sind im allgemeinen unlöslich. In diesem Beispiel sind die Liganden L1-L4 neutral, L1-L4 können auch miteinander verbunden sein, d.h. mehrzähnige Liganden bilden. Dabei bilden sie Komplexe, die z.B. entweder a) einen zweizähnigen und zwei einzähnige Liganden, b) zwei zweizähnige Liganden, c) einen dreizähnigen und einen einzähningen Liganden oder d) einen vierzähnigen Liganden enthalten. Zum Beispiel kann es sich bei den neutralen Liganden um α-Diimine, wie 2,2'- Bipyridin oder 1 ,10-Phenanthrolin, und bei AL1 um ein Cyanid-, Chlorid-, Bromid- oder lodid-lon handeln. Wegen ihrer herausragenden photophysikalischen Eigenschaften sind gemäß dieser Erfindung diese Doppelkomplex-Salze gute Kandidaten für optoelektronische Anwendungen (OSCs).

Solubilisierung als Verarbeitungstechnik

Überraschender Weise lassen sich nun Doppelkomplex-Salze so modifizieren, dass sie entweder als Oligomere oder in polaren Lösungsmitteln auch als Ionen in Lösung gehen. Der Gegenstand dieser Erfindung macht sich dabei zu Nutze, dass die Bindungen innerhalb der Komplexstapel aufgrund der M-M- Wechselwirkungen zwar stark sind, zwischen diesen Stapeln aber im Wesentlichen nur schwache van-der-Waals Wechselwirkungen vorliegen. Durch eine Substitution an der Peripherie der Liganden durch große organische Reste R werden die M-M-Wechselwirkungen überraschenderweise nicht behindert, aber die Anordnung der verschiedenen Kolumnen so gestört, dass sie sich nicht mehr problemlos als Kristallgitter ordnen. Dabei kann die Substitution an den positiv geladenen Komplexen oder auch an den negativ geladenen Bausteinen durchgeführt werden. Auch eine Substitution an beiden ist möglich. Damit ist eine Löslichkeit erreichbar.

Für alle hierin beschriebenen Ausführungsformen ist eine Solubilisierung der Doppelkomplexsalze besonders bevorzugt. Besonders bevorzugt weist deshalb wenigstens einer der Liganden zur Erhöhung der Solubilisierbarkeit eine große organische Gruppe auf, insbesondere eine oder mehrere Alkylgruppen mit 1 bis 200 C-Atomen, vorzugsweise mit 9 bis 30 C-Atomen, oder/und eine oder mehrere Polysiloxangruppen (-OSiR ₂ ) _n -OSiR'3 mit n = 1 bis 200, insbesondere n = 5 bis 30 oder/und eine oder mehrere Polyethergruppen, insbesondere (-OCH ₂ -) _n -OR oder (-OCH ₂ CH ₂ ) _I i-OR mit n = 1 bis 200, insbesondere n = 1 bis 200, insbesondere n = 2 bis 30, wobei R wie hierin definiert ist und R' die für R angegebenen Bedeutungen haben kann, es sich bei R und R ^f aber bevorzugt um C1 -C6- Alkylgruppen handelt.

Die hierin angegebenen Beispiele sollen die für die Anwendung in optoelektronischen Anordnungen zu schützenden Bauprinzipien verdeutlichen, ohne die Allgemeingültigkeit des Konzepts einzuschränken.

Für einfache OSCs - wie in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht - ist es wichtig, hohe Absorptionen über den nahen UV, den sichtbaren Spektralbereich bis zum roten Spektralbereich bzw. bis zum nahen IR Spektralbereich zu erzielen. Für diese kommen bevorzugt Oligomere/Kolumnarstrukturen zum Einsatz, welche vergleichsweise kleine M-M-Abstände aufweisen. Für gestapelte OSCs sind hohe Absorptionen im blauen, oder im grünen, oder im roten Spektralbereich des Sonnenspektrums besonders bevorzugt. Die entsprechenden Absorptionen werden durch die geeignete Wahl der M-M-Abstände festgelegt. Prinzipielle Erläuterung eines OSC-Aufbaus (Fig. 2)

1. Als Trägermaterial kann Glas oder jedes andere geeignete feste oder flexible durchsichtige Material verwendet werden.

2. ITO = Indium-Zinn-Oxid

3. ETL = Elektronentransportschicht (ETL = electron transport layer). Beispielsweise eine C _ß o-Schicht oder eine n-dotierte C ₆ o-Schicht.

4. Licht-Absorptions-Schicht mit den erfindungsgemäßen Absorptionsmaterialien. Bevorzugt betragen die hierin beschriebenen solubilisierbaren Oligomere/Kolumnarstrukturen je nach Anwendung 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% (besonders bevorzugt 30 bis 100%) und können z.B. in organischen Lösungsmitteln gelöst und dann aufgetragen werden (Verfahren A). In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Oligomere/Kolumnarstrukturen (bei nicht ausreichender Löslichkeit) als Dispersion (Verfahren B) in einem geeigneten Matrixmaterial oder als 100 % Schicht nass-chemisch aufgetragen werden, In einer weiteren Ausführungsform kann auch das angegebene Verfahren C zur Anwendung kommen. Als Matrix-Material kann eine geeignete elektron- oder lochleitende Substanz (oder auch eine Mischung der beiden) eingesetzt werden. Einige Beispiele für die n- und p-Leiter-Materialien sind in Fig. 4 A und 4 B zu finden.

5. HTL = hole transport layer, MeO-TPD = Λ/,Λ/,Λ/',Λ/'-Tetrakis-(4- Methoxyphenyl)-benzidin. Das HTL Matrix-Material kann auch mit einem p- Dopant dotiert werden, z.B. MeO-TPD + F ₄ -TCNQ (Tetrafluoro-tetracyano- chinodimethan)

6. Die leitende Metallschicht wird aufgedampft. Au repräsentiert ein Beispiel. Es können auch andere Metalle verwendet werden.

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine opto-elektronische Vorrichtung, insbesondere eine Licht absorbierende Vorrichtung umfassend (i) eine Anode, (ii) eine Kathode und (iii) eine Absorptionsschicht, angeordnet zwischen und in direktem oder indirektem Kontakt mit der Anode oder Kathode, umfassend wenigstens ein Oligomer wie hierin definiert.

Die erfindungsgemäßen opto-elektronischen-Vorrichtungen werden vorzugsweise nasschemisch gefertigt.

Beispiel einer Synthese eines löslichen Pt-Doppelkomplex-Salzes (zur Erläuterung des Syntheseverfahrens) : [Pt(4,4'-Dinonyl-2,2'-dipyridyl)2]|:Pt(CN)4]

Am Beispiel des unlöslichen Doppelkomplex-Salzes [Pt(bpy) ₂ ][Pt(CN) ₄ ] soll das Konzept der Solubilisierung von Metall-Metall-Doppelkomplex-Salzen verdeutlicht werden. Durch gezielte Verwendung von in 4,4'-Position mit jeweils einer CH ₃ (CH ₂ ) ₈ -Alkylgruppe substituierten Bipyridinen ist es möglich, die unsubstituierte, unlösliche Verbindung löslich zu machen.

Synthesevorschrift für [Pt(4,4'-Dinonyl-2,2'-dipyridyl) ₂ ] [BF^ ₂

Acetonitril [PtCl ₂ (CH ₃ CN) ₂ ] + 2 AgBF ₄ - ¹ ^ *. [Pt(CH ₃ CN) ₄ ][BF ₄ ] ₂ + 2 AgCl

[Pt(4 ₃ 4'-Dinonyl-2,2'-dipyridyl) ₂ ][BF ₄ ] ₂

Die Synthese wird nach einer modifizierten Literaturvorschrift durchgeführt (vgl. A. Boixasse, J. Pons, X. Solans, M. Fontbardia, J. Ros, Inorg. Chim. Acta 2004, 357, 827.)

[PtCI ₂ (CH ₃ CN) ₂ ] (0.300 g, 0.862 mmol) wird in 50 mL trockenem Acetonitril unter N ₂ suspendiert. AgBF ₄ (0.336 g, 1.724 mmol) wird hinzugeben, und die Reaktionsmischung 20 h refluxiert. Ausgefallenes AgCI wird abfiltriert und zur klaren, farblosen Lösung wird 4,4'-Dinonyl-2,2 ^I -dipyridyl (0.705 g, 1.724 mmol) geben. Danach wird weitere 20 h refluxiert. Der ausgefallene Feststoff (Reste an AgCl) wird abfiltriert und die klare, hellgelbe Reaktionslösung am Rotationsverdampfer eingeengt. Die Lösung wird über Nacht in die Gefriertruhe gestellt, wobei ein beiger Feststoff ausfällt. Der Niederschlag wird abgesaugt und mit Ethanol und Ether gewaschen, und anschließend getrocknet. Der Feststoff wird in Dichlormethan gelöst und mit Ether gefällt. Der feine, blassgrüne Niederschlag wird abfiltriert und im Exsikkator getrocknet.

Summenformel: PtC ₅₆ H ₈ SN ₄ B ₂ F ₈ (1185.67 g/mol)

Elementaranalyse: PtC ₅₆ H ₈ SN ₄ B ₂ F ₈ (1185.67 g/mol) berechnet: C 56.68, H 7.48, N 4.72 gefunden: C 56.68, H 7.16, N 4.56 Massenspektrometrie: ES-MS, m/z = 506.0 M ²⁺ , 100 %

Synthesevorschrift für [Pt(4,4'-Dinonyl-2,2'-dipyridyl) ₂ ][Pt(CN) ₄ ]

[Pt(4,4'-Dinonyl-2,2'-dipyridyl) ₂ ][BF ₄ ] ₂ + [11-Bu ₄ N] ₂ [Pt(CN) ₄ ]

Dichlor- methan

[Pt(4,4'-Dmonyl-2,2'-dipyridyl) ₂ ][Pt(CN)4] + 2 [11-Bu ₄ N][BF ₄ ]

[Pt(4,4'-Dinonyl-2,2'-dipyridyl)2][BF ₄ ]2 (0.0209 g, 0.0176 mmol) und [n- Bu ₄ N] ₂ [Pt(CN) ₄ ] (0.0138 g, 0.0176 mmol) werden getrennt in jeweils 4 mL Dichlormethan gelöst. Anschließend werden die beiden Lösungen vereinigt. Über Nacht lässt man das Lösungsmittel langsam abdampfen und man erhält einen gelben Feststoff. Dieser wird mit Acetonitril (3 mL) gewaschen und im Exsikkator getrocknet.

Summenformel: Pt ₂ C ₆ QH ₈ SN ₈ ^" CH ₂ CI ₂ (1396.48 g/mol) Elementaranalyse: Pt ₂ C ₆₀ HaSN ₈ ^• CH ₂ CI ₂ (1396.48 g/mol) berechnet: C 54.95, H 6.76, N 8.54 gefunden: C 52.46, H 6.50, N 8.02

Die Fig. 5 zeigt das optische Anregungsspektrum und das Emissionsspektrum dieser neuen Substanz.

Das wesentliche Neue und Vorteile der vorliegenden Erfindung für OSCs (OPVs) durch Verwendung von kolumnarstruktur-bildenden Doppelkomplex-Salzen.

Wie bereits genannt wurde, ergeben sich die aktuellen technischen Probleme bei der Herstellung effizienter OSCs im Wesentlichen aus den folgenden zwei Hauptgründen: i) Fehlen von Materialien mit hoher Lichtabsorption vom Sichtbaren bis in den nahen Infrarot-Spektralbereich und ii) Fehlen von Materialien mit hohen Exzitonen-Diffusionslängen (weite

Wanderung der Anregungsenergie). Das bedeutet, dass die Materialien eine hohe Exzitonen-Diffusionslängen aufweisen sollten, um nach einer Lichtabsorption einen effektiven Transfer zur Grenzfläche oder zum Dissoziationsbereich innerhalb der Absorptionsschicht zu erreichen, d. h. die Exzitonen-Wanderung muss schnell und weit genug möglich sein, um eine Exzitonen-Dissoziation zu erreichen.

Die Lichtabsorptionsstärke eines Materials bei einer gegebenen Wellenlänge λ wird durch das Lambert-Beersche Gesetz gegeben:

-\og(l/I ₀ )= ε(λ)cd mit / = Intensität des transmittierten Lichtes, /o = Intensität des einfallenden/eingestrahlten Lichtes, c = Konzentration der absorbierenden Substanz und d = Weglänge des Lichtes im Material und ε(λ)= molarer dekadischer Extinktionskoeffizient. Mit der Annahme, dass 99 % des einfallenden Lichtes absorbiert werden sollen, d.h. UIo = 0.01 bzw. -log(///o) = 2 und der Vernachlässigung von Reflexionen sowie einem Wert von c = 5 mol/l (typische Feststoffkonzentrationen von Metallkomplexen/Mischungen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind) und d = 100 nm (Dicke der Lichtabsorptionsschicht in einer OSC) lassen sich die erforderlichen molaren Extinktionskoeffizienten in Höhe von mindestens 10 ⁴ — 10 ⁵ 1 mol ^"1 cm ^"1 abschätzen. Typischerweise liegen die ε(λ) Werte für die meisten bisher bekannten Materialien im Sichtbaren oder im nahen IR nur bei 10 ³ — 10 ⁴ ] mol ^"1 cm ^'1 . Damit sind die Extinktionskoeffizienten zu gering!

Nun wurde überraschend festgestellt, dass bei einer Verwendung von oligomer- bzw. kolumnarstruktur-bildenden Doppelkomplex-Salzen in den optisch aktiven Schichten die oben genannten Nachteile nicht bestehen. Wie oben schon erwähnt wurde, weisen quadratisch-planar koordinierte Pt(ll)-Zentren eine sehr starke Tendenz zur Ausbildung von Metall-Metall-Wechselwirkungen aus. Die daraus resultierenden Oligomere, bzw. Kolumnarstrukturen weisen neue (verglichen mit den Monomereinheiten) elektronische Zustände auf, und dementsprechend auch neue Absorptionsbanden. Die entsprechenden Extinktionskoeffizienten sind außerordentlich hoch und liegen in dem oben geforderten ε(λ)-Bereich. Andererseits können die aus Pt(ll)-Komplexen bestehenden Kolumnarstrukturen auch als eindimensionale Halbleiter betrachtet werden. Dementsprechend zeigen derartige Strukturen sehr hohe Exzitonenbeweglichkeiten.

Es ist hervorzuheben, dass durch die Verwendung der oben bereits aufgeführten Metallkomplex-Salze eine Veränderung der Absorptionseigenschaften zu erreichen ist. Insbesondere lassen sich die M-M-Abstände in den Oligomeren/Kolumnarstrukturen sowie die durchschnittlichen Kettenlängen dieser Oligomere/Kolumnarstrukturen nahezu beliebig variieren. Dadurch können die Lagen der Absorptionsbanden über einen großen Bereich gezielt gesteuert werden, und man kann neue Oligomere/Kolumnarstrukturen herstellen, deren Absorption sich über den gesamten Spektralbereich (sichtbarer Spektralbereich bis zum nahen Infrarot-Bereich) einstellen läßt. Diese hohen Absorptionen z. B. bis in den roten bzw. in den nahen IR-Bereich, können mit kleinen M-M- Abständen in den Oligomeren/Kolumnarstrukturen der Doppelkomplex-Salze realisiert werden. Somit kann das Absorbermaterial optimal an das solare Spektrum angepaßt werden. Solche Oligomere/Kolumnarstrukturen sind insbesondere für die Anwendung in den hier genannten OSCs sehr gut geeignet und sind im Stand der Technik in dieser Form noch nicht zu finden. Als Beispiele hierfür können die Oligomere/Kolumnarstrukturen der Doppelkomplex-Salze herangezogen werden, die aus Monomeren aufgebaut sind, welche oben beschrieben werden.

Eine weitere wesentliche Eigenschaft ist dadurch gegeben, dass die Doppelkomplex-Salze chemisch und photochemisch besonders stabil sind und damit für den Einsatz als Absorber in OSCs (OPVs) besonders geeignet sind.

Eine weitere wesentliche Eigenschaft ist dadurch gegeben, daß die erfindungsgemäß in opto-elektronischen Devices einzusetzenden Oligomer/Kolumnarstruktur-Doppelkomplex-Salze sehr gute Ladungsträger- Mobilitäten aufweisen. Durch die M-M-Wechselwirkungen werden das HOMO und LUMO elektronisch über viele Moleküle (Bausteine der Oligomere/Kolumnarstrukturen) delokalisiert. Das führt auch zu einer bedeutenden Verbesserung der Loch- und Elektronen-Beweglichkeit. Als Folge davon benötigt die Absorberschicht keine zusätzlichen Komponenten zur Verbesserung der Mobilität, d.h. die zum Teil einschränkenden Anforderungen an die Matrix bezüglich einer guten Ladungsträger-Mobilität können bei der Verwendung dieser Doppelkomplex-Salze bei vielen Anwendungen entfallen. Dadurch ist es möglich eine große Effizienzsteigerung und eine preiswertere Fertigung bei OSCs (OPVs) zu erzielen.

Verarbeitung der Doppelkomplex-Salze in OSCs

Die Verarbeitung/Verwendung der Doppelkomplex-Salze in den optischrelevanten Schichten, d.h. der Absorptionsschicht im OSC, ist nicht offensichtlich (einfach) da die Doppelkomplex-Salze sehr schwer bzw. gar nicht löslich sind. Überraschenderweise gelingt es nun, in verschiedenen Vorgehensweisen die Materialien in opto-elektronischen Bauelementen zu verarbeiten: A Solυbilisierung

Durch eine Solubilisierung der Baukomponenten werden die Salze gut löslich, behalten aber dennoch die günstigen optischen Eigenschaften. Das gelingt, indem mindestens für eine der organischen Gruppen an den Liganden eine spezielle Ausführungsform gewählt wird. Insbesondere können, um die Löslichkeit zu gewährleisten, bevorzugt langkettige - auch verzweigte - Alkylketten (C1-C30) und kurzkettige Polyether [z.B. Polymere (-OCH ₂ CH ₂ O-)n, n < 500]. verwendet werden. Die Alkylketten können auch mit polaren Gruppen modifiziert werden, z.B. mit Alkoholen, Aldehylden, Aminen, Carbonsäuren, Ethem, Phosphorsäureestern, Phosphonsäuren, die eine weitere Erhöhung der Löslichkeit ermöglichen.

B Dispersionen

Für den erfindungsgemäßen Einsatz der Oligomere/Kolumnarstrukturen, die schlecht oder unlöslich sind, kann das Auftragen in Form von Dispersionen vorgenommen werden. Dabei können kolloidale Dispersionen der Oligomere/Kolumnarstrukturen in einem geeigneten Polymer eingemischt/eingeschwemmt aufgetragen werden. Die Konzentration der Oligomere im Polymer beträgt 2 bis 10 Gew.-% oder 10 bis 90 Gew.-%. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die reinen Oligomere/Kolumnarstrukturen (d.h. ohne Polymer) als Dispersionen aufzutragen und somit 100 % Absorber- oder Emitter-Schichten zu realisieren. Falls erforderlich, können die Oligomerstränge/Kolumnarstrukturen vor der Einbringung in das Polymer unter Ultraschallbearbeitung in flüssiger Phase verkleinert werden. Das geschieht durch Einbringung der ersten Komponente und Hinzugabe der zweiten, dritten, ... Komponente im Ultraschallbad. Die Doppelkomplexsalze werden dann nach einer Filterung durch Mikro-/Nanofilter in das Polymer eingebracht. Dies gilt auch für die Auftragung als 100% Emitterschicht.

C Diffusionsverfahren

Für den erfindungsgemäßen Einsatz der nicht oder schlecht löslichen Oligomere/Kolumnarstrukturen eignet sich das neue, hier erstmals vorgeschlagene Diffusionsverfahren, bei der Erstellung der Emissionsschichten. Zunächst wird eine der im allgemeinen löslichen Komponenten der Doppelkomplex-Salze in die optisch-relevante Polymer-Schicht eingebracht. Die zweite Komponente wird dann auf diese Schicht aufgebracht. Durch Diffusion durch die Polymer-Schicht wandert die zweite Komponente zur ersten Komponente und bildet dort das unlösliche Oligomer. Durch Abwaschen der zweiten Komplex-Salz-Komponente wird das Verfahren abgestoppt, wenn die gewünschte Doppelkomplex-Saiz-Konzentration erreicht ist.

Bringt man bei der Herstellung der OSCs die Oligomere/Kolumnarstrukturen in einer der oben diskutierten Formen auf, so liegen in der Absorptionsschicht die Oligomerstränge ungeordnet zueinander vor. Trifft Licht auf diese Schicht, wird ein Teil davon von einem Oligomerstrang absorbiert, der andere Teil wird daran reflektiert und trifft auf benachbarte Stränge. Dort wird wiederum ein Teil absorbiert und reflektiert. Bis das einfallende Licht die Absorptionsschicht durchlaufen hat, läuft dieser Prozess der Absorption und Reflektion viele Male ab, was zu verbesserten Absorptionseffizienzen, verglichen mit herkömmlichen OSCs, führt. Bei OSCs die dem Stand der Technik entsprechen, wird oft das eingestrahlte Licht bereits an der Oberfläche der Absorptionsschicht reflektiert und kann so nicht mehr genutzt werden.

D Orientierung der Komplexstapel

Als quasi-1 D-Strukturen sind die elektronischen Eigenschaften der Komplex- Salze der hier beschriebenen Oligomeren anisotrop. Bei regellosem Einbau der Kolumnarstrukturen in eine Matrix oder auf einem Substrat resultieren wieder parallel zur Oberfläche isotrope Eigenschaften des optoelektronischen Bauteils. In einer Ausgestaltung der Erfindung macht man sich den anisotropen Charakter der Substanzen zu Nutze, um Device-Nanoarchitekturen zu realisieren, die besondere Eigenschaften haben. Dies wird anhand folgender Beispiele veranschaulicht: a) Kolumarstrukturen senkrecht zur Substratoberfläche:

Werden die Bedingungen derart gewählt, dass die Kolumnarstrukturen senkrecht auf einer Substratoberfläche (z.B. einem (polymeren) Leiter oder Halbleiter) aufwachsen, erhält man eine Absorberschicht, die zusätzlich zur erhöhten Absorption auch eine hohe Ladungsträgermobilität in einer definierten Richtung besitzt. Die Erhöhung der Absorption wird im Vergleich zur regellosen Orientierung der Kolumnarstrukturen dadurch erreicht, dass diese Schichten optimal zur Einstrahlrichtung des Lichtes orientiert werden können (siehe Figur 6A, die ein Schema eines Bauteils mit senkrecht zur Substratoberfläche ausgerichteter Kolumnarstrukturen darstellt (HTL: hole transport layer (Lochtransportschicht), ETL: electron transport layer (Elektronentransportschicht))).

b) Kolumnarstrukturen parallel zu einer Vorzugsrichtung:

Derartige Strukturen können bequem aus einer Dispersion von bereits gebildeten Kolumnarstrukturen (siehe Punkt A oder B) hergestellt werden, indem die Dispersion auf das gewünschte Substrat aufgebracht wird und die Komplexstapel durch Scherung (z.B. mittels eines Pinsels oder eines Spachtels) einheitlich ausgerichtet werden.

Sofern die Kolumnarstrukturen in eine Matrix eingebracht sind, können die Komplexstapel auch durch Streckung des Filmes in Streckrichtung ausgerichtet werden (schematisch dargestellt in Figur 6B).

c) Nutzung nano-strukturierter Oberflächen:

Als weitere Möglichkeit zur Ausrichtung der Kolumnarstrukturen (senkrecht oder parallel zu einer Substratoberfläche) ist die Nutzung von nanostrukturierten Oberflächen. Wie dem Fachmann bekannt ist, können eine Reihe Metalloxiden durch elektrochemisches Ätzen, durch Gasphasenabscheidung oder lithographische Verfahren im Nanobereich strukturiert werden. In diesen Nanostrukturen können die Kolumnarstrukturen entweder direkt wachsen oder bereits gebildete Komplexstapel eingebracht werden. Ein Beispiel für senkrecht auf einer Substratoberfläche gebildete Nanostrukturen ist die in Form von Bienenwaben strukturierte Oberfläche von TiO ₂ , welches einen Halbleiter darstellt. In Nanostrukturen, die z.B. durch lithographische Verfahren hergestellt wurden, können Kolumnarstrukturen parallel wachsen oder als bestehende Kolumnarstapel eingebracht werden. Derartige Strukturen sind in Figur 6C dargestellt (Quellen der Figuren: http://apchem.gifu- u.ac.jp/~pcl/minourahρ/research/research_e.htm und http://

140.116.176.21 /www/english/R%20&%20D/research_projects. htm I)

d) Kolumnarstrukturen als Gerüst für organische Substanzen

Kolumnarstrukturen können zusätzlich als Gerüst für polymere (Matrix- )Materialien wirken. Durch die Anwesenheit der in einem Polymer eingelagerten Komplexstapel können die sie umgebenden Polymere zur teilweisen Kristallisation angeregt werden (analog zu entsprechenden Zusätzen bei Polyolefinen). Aufgrund der Anwesenheit kristalliner, polymerer Domänen kann die Effizienz von z.B. Ladungsträgermaterialien gesteigert werden, weil die Ordnung und somit auch Konjugationslänge der Polymere steigt.

Bei den Verfahren gemäß den oben beschriebenen Punkten a) - c) werden Architekturen aufgebaut, die stark anisotrope Eigenschaften besitzen. Diese sind für spezielle OSC-, Sensor-, Transistor- oder Laser-Anwendungen nützlich.