DE10314163A1

DE10314163A1 - Electro-optical thin-film microwave detector

Info

Publication number: DE10314163A1
Application number: DE10314163A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr. Brabec; Georg Dr. Wittmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Also published as: WO2004086514A3; EP1609194A2; WO2004086514A2

Abstract

Ein Mikrowellensensor weist eine organische Diode auf, mit der Mikrowellen detektiert werden.On Microwave sensor has an organic diode with which microwaves can be detected.

Description

Durch vermehrte Nutzung von im Hochfrequenzbereich abstrahlenden elektrischen Geräten wird es immer wichtiger, die Belastung durch Mikrowellenstrahlung zu messen, vor allem, da es gesundheitliche Bedenken bei hoher Mikrowellenbelastung und dem so genannten Elektrosmog gibt.By increased use of electrical radiating in the high frequency range Devices it is becoming increasingly important to be exposed to microwave radiation measure, especially since there are health concerns with high microwave exposure and the so-called electrosmog.

Bekannte Mikrowellensensoren enthalten beispielsweise eine Gleichrichterdiode und eine Leuchtdiode. Dabei fungieren die Zuleiter-Elektroden der Diode (Diodenbeinchen) als Mikrowellenantennen.Known Microwave sensors contain, for example, a rectifier diode and a light emitting diode. The feed electrodes of the Diode as a microwave antenna.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Detektion von Mikrowellen in einem breiteren Einsatzgebiet zu ermöglichen, insbesondere die Möglichkeit einer solchen Detektion auch in Kleidung, Wearable Electronics und Handys integrieren zu können.From that starting from the invention, the task is based on the detection of microwaves in a wider area of application, especially the possibility Such detection also in clothing, wearable electronics and To be able to integrate mobile phones.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This Object is achieved by those specified in the independent claims Inventions solved. Advantageous refinements result from the subclaims.

Dementsprechend detektiert eine Vorrichtung elektromagnetische Strahlung, insbesondere nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung, Hochfrequenzstrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, also elektromagnetische Strahlung, die kein Licht ist, vorzugsweise auch kein infrarotes oder ultraviolettes Licht. Die Vorrichtung weist eine organische Diode auf, mit der die Strahlung detektiert wird.Accordingly a device detects electromagnetic radiation, in particular not visible electromagnetic radiation, high frequency radiation and / or Microwave radiation, i.e. electromagnetic radiation that does not Light, preferably not infrared or ultraviolet light. The device has an organic diode with which the radiation is detected.

Unter einer organischen Diode wird insbesondere eine Diode mit einem organischen Halbleitermaterial verstanden. Die Elektroden der Diode können aus organischem Material sein, müssen aber nicht. Hier bieten sich alternativ beispielsweise Aluminium, Silber oder Gold an. Es ist auch möglich, einen Kontakt aus organischem und den anderen anorganischem Material zu realisieren.Under An organic diode becomes in particular a diode with an organic Understand semiconductor material. The electrodes of the diode can be made organic material but not. Alternatively, aluminum can be used here, Silver or gold. It is also possible to make contact from organic and to realize the other inorganic material.

Organische Dioden können in Dünnschichttechnik und damit mechanisch flexibel ausgeführt sein. Dadurch kann die Vorrichtung ein flexibles, kostengünstiges Dünnschichtelement zur Detektion von Strahlung sein, das sich leicht in beliebige Oberflächen integrieren lässt.organic Diodes can using thin-film technology and thus be mechanically flexible. This allows the Device a flexible, inexpensive thin-film element for detection of radiation that can be easily integrated into any surface leaves.

Insbesondere lassen sich der organische Halbleiter der organischen Diode und/oder die Elektroden der organischen Diode in Dünnschichttechnik ausführen.In particular can the organic semiconductor of the organic diode and / or design the electrodes of the organic diode using thin-film technology.

Die organische Diode ist insbesondere eine Gleichrichterdiode, die die absorbierte Strahlungsleistung gleichrichtet.The organic diode is in particular a rectifier diode that the rectified absorbed radiation power.

Es ist möglich, an die organische Diode separate Antennenelemente anzuschließen. Vorzugsweise dienen aber gleich die Elektroden der organischen Diode als Antennen für die zu detektierende Strahlung.It is possible, to connect separate antenna elements to the organic diode. Preferably but the electrodes of the organic diode serve as antennas for the radiation to be detected.

Die Vorrichtung kann auch gleich ein Anzeigeelement aufweisen, das anzeigt, wenn Strahlung detektiert wird.The The device can also have a display element that indicates when radiation is detected.

Dazu kann beispielsweise die organische Diode, mit der die Strahlung detektiert wird, gleichzeitig auch als das Anzeigelement dienen. Sie weist dazu über die Funktionalität der Detektion hinaus auch die Funktion einer Leuchtdiode auf.To For example, the organic diode with which the radiation is detected, also serve as the display element. She refers to this the functionality detection also functions as a light emitting diode.

Es ist aber auch möglich, als Anzeigelement eine zweite, insbesondere organische, Diode vorzusehen, die dann vorteilhaft als Leuchtdiode ausgebildet ist.It is also possible to provide a second, in particular organic, diode as a display element, which is then advantageously designed as a light-emitting diode.

In allen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Diode und/oder das Anzeigeelement transparent und/oder semitransparent auszuführen, wodurch eine einfache Integration in alle Oberflächen ermöglicht wird.In all cases it may be advantageous to use the diode and / or the display element transparent and / or semi-transparent, which makes it easy Integration in all surfaces allows becomes.

In einem Verfahren wird nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, durch eine organische Diode detektiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung.In a process uses invisible electromagnetic radiation, in particular high-frequency radiation and / or microwave radiation an organic diode is detected. Advantageous embodiments of the The procedure is analogous to the advantageous refinements the device.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:Further Advantages and features of the invention result from the description of embodiments based on the drawing. It shows:

1 eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer Strahlung mit einer organischen Diode. 1 a device for the detection of electromagnetic radiation with an organic diode.

In 1 erkennt man eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer Strahlung in Form einer organischen Diode 1, 2, 3 mit einem organischen Halbleiter 1 und zwei vorzugsweise als Metallelektroden realisierten Elektroden 2, 3, die seitlich zu Antennen verlängert sind. Die Diode ist so ausgeführt, dass sie gleichzeitig als Gleichrichterdiode zum Gleichrichten der von den zu Antennen verlängerten Elektroden empfangenen elektromagnetischen Strahlung und als Leuchtdiode zur optischen Anzeige dieser Strahlung fungiert.In 1 one recognizes a device for the detection of electromagnetic radiation in the form of an organic diode 1 . 2 . 3 with an organic semiconductor 1 and two electrodes, preferably implemented as metal electrodes 2 . 3 which are extended laterally to antennas. The diode is designed such that it functions simultaneously as a rectifier diode for rectifying the electromagnetic radiation received from the electrodes extended to form antennas and as a light-emitting diode for optically displaying this radiation.

Der organische Halbleiter 1 ist in Form eines Halbleiterstacks realisiert, das heißt er besteht aus mehreren, vorliegend zwei organischen Schichten, einer Ladungsträgerinjektionsschicht und einer Licht emittierenden Schicht. Im Einzelfall ist der Halbleiterstack aus bis zu acht Schichten aufgebaut.The organic semiconductor 1 is realized in the form of a semiconductor stack, i.e. it consists of several, in the present case two organic layers, a charge carrier injection layer and a light-emitting layer. In individual cases, the semiconductor stack is made up of up to eight layers.

Allgemeiner kann die Vorrichtung als Mikrowellensensor, gegebenenfalls auch gleich als Mikrowellenanzeigegerät, in Dünnschichtgeometrie mit Hilfe einer oder mehrerer organischer Dioden realisiert werden.general can the device as a microwave sensor, if necessary immediately as a microwave display device, in thin-layer geometry with the help of one or more organic diodes.

Dazu braucht man drei Funktionselemente: Eine Antenne zum Empfang der Mikrowellenstrahlung, eine Gleichrichterdiode zum Umwandeln in Gleichspannung und eine Leuchtdiode zur Anzeige der Mikrowellenleistung. Organische Dioden und Leuchtdioden können alle drei Funktionen übernehmen.To you need three functional elements: an antenna to receive the Microwave radiation, a rectifier diode for converting to DC voltage and an LED for displaying the microwave power. organic Diodes and light emitting diodes can perform all three functions.

Organische Dioden werden in Sandwich-Geometrie hergestellt, wobei ein organischer Halbleiter zwischen zwei Elektroden eingebettet wird. Diese Elektroden kann man gleichzeitig als Mikrowellenantennen (λ/2-Dipole) verwenden. Die absorbierte Mikrowellenleistung wird durch die Diode gleichgerichtet. Durch Einspeisung der Spannung in eine Leuchtdiode wird die empfangene Mikrowellenleistung angezeigt.organic Diodes are made in sandwich geometry, with an organic one Semiconductor is embedded between two electrodes. These electrodes can also be used as microwave antennas (λ / 2 dipoles). The absorbed Microwave power is rectified by the diode. By Feeding the voltage into a light emitting diode becomes the received one Microwave power displayed.

Die Funktionalitäten der Vorrichtung, also Empfang, Detektion und Anzeige, können durch Kombination verschiedener organischer Einzelelemente generiert werden. Der Sensor besteht dabei nur aus Antenne und Gleichrichterdiode. Für das Anzeigeelement wird noch eine Leuchtdiode oder ein Leuchtdiodenarray beigefügt.The functionalities the device, ie reception, detection and display, can be combined various organic individual elements can be generated. The sensor consists only of antenna and rectifier diode. For the display element a light-emitting diode or a light-emitting diode array is added.

Es sind folgende Ausführungsvarianten möglich:

– Die Antenne kann separat ausgeführt und mit der Diode verbunden werden oder direkt als Zuleiterbahn zur Diode ausgeführt sein.
– Die Gleichrichterfunktion und die Anzeigefunktion (Leuchten) kann durch ein- und dasselbe Element in Form einer Diode erreicht werden oder durch die Kombination von zwei oder mehreren Einzeldioden.
– Die Antennen können als Metallstreifen oder als gedruckte hochleitfähige Polymerschichten ausgelegt werden.
– Das Anzeigeelement kann flexibel auf Folien oder auf starren Substraten ausgeführt werden.
– Insbesondere kann das Anzeigeelement auch semitransparent ausgeführt werden und lässt sich daher einfach in alle Oberflächen integrieren, beispielsweise in Handys, in Kleidung, in das Glas von Mikrowellenöfen etc.
– Es ist auch möglich, dass alle drei Funktionen, also Empfang, Detektion und Anzeige, von einer einzelnen Diode erfüllt werden.
– Die Empfindlichkeit kann durch das Layout der Antennen, die Effizienz der Anzeigeelemente oder die Fläche der Anzeigeelemente eingestellt werden.

The following design variants are possible:

- The antenna can be designed separately and connected to the diode, or it can be designed directly as a supply path to the diode.
- The rectifier function and the display function (lights) can be achieved by one and the same element in the form of a diode or by the combination of two or more individual diodes.
- The antennas can be designed as metal strips or as printed highly conductive polymer layers.
- The display element can be designed flexibly on foils or on rigid substrates.
- In particular, the display element can also be made semi-transparent and can therefore be easily integrated into all surfaces, for example in cell phones, in clothing, in the glass of microwave ovens etc.
- It is also possible that all three functions, i.e. reception, detection and display, are performed by a single diode.
- The sensitivity can be adjusted by the layout of the antennas, the efficiency of the display elements or the area of the display elements.

Durch ein kombiniertes Dünnschichtbauelement oder die Kombination verschiedener organischer Dünnschichtbauelemente ergibt sich in der Gesamtheit ein elektrooptisches, dünnschichtiges, Mikrowellen anzeigendes Bauteil oder, wenn die Vorrichtung kein eigenes Anzeigeelement aufweist, ein kostengünstiger Mikrowellensensor.By a combined thin-film component or the combination of different organic thin-film components results the whole is an electro-optical, thin-film, microwave indicating component or if the device does not have its own display element has an inexpensive Microwave sensor.

Das elektrooptische, Mikrowellen anzeigende Bauteil dient zur optischen Signalisierung von eingestrahlter Mikrowellenleistung. Er zeichnet sich durch einen sehr einfachen und damit kostengünstigen Aufbau aus. Es besteht vorzugsweise aus einer gleichrichtenden organischen Leuchtdiode, deren Elektroden als Antennen für die Leistungsaufnahme dienen. Der Sensor kann als Leistungsmessgerät verwendet werden, indem verschieden empfindliche Sensoren geeignet verschaltet werden. In diesem Zusammenhang können auch Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe verwendet werden.The electro-optical, microwave-indicating component is used for optical Signaling of incident microwave power. He draws through a very simple and therefore inexpensive Construction from. It preferably consists of a rectifying organic LED whose electrodes serve as antennas for power consumption. The sensor can be used as a power meter by different sensitive sensors can be connected appropriately. In this context can LEDs of different colors can also be used.

Claims

Device for the detection of electromagnetic radiation, in particular high-frequency radiation and / or microwave radiation, characterized in that the device comprises an organic diode ( 1 . 2 . 3 ) with which the radiation is detected.

Device according to claim 1, characterized in that the organic diode ( 1 . 2 . 3 ) is carried out using thin-film technology.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the organic diode ( 1 . 2 . 3 ) is flexible.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the organic diode ( 1 . 2 . 3 ) is a rectifier diode.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the organic diode ( 1 . 2 . 3 ) Electrodes ( 2 . 3 ) which act as antennas for the radiation to be detected.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is a display element ( 1 ), which indicates when radiation is detected.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the organic diode ( 1 . 2 . 3 ) is the display element at the same time.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the display element has a second, in particular organic, diode which is designed as a light emitting diode.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the display element ( 1 ) is semi-transparent.

Method in which invisible electromagnetic radiation, in particular high-frequency radiation and / or microwave radiation, with an organic diode ( 1 . 2 . 3 ) is detected.