DE102007003425A1

DE102007003425A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung und Materialprobenträger

Info

Publication number: DE102007003425A1
Application number: DE200710003425
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Fürst; Mario Alexander Hehle; Debora Dr. Henseler; Ralph Dr. Pätzold; Joachim Dr. Wecker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (20) zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung sowie einen Materialprobenträger (1, 61). Im Rahmen des Verfahrens wird ein eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen (3, 63) aufweisender flächenhafter Materialprobenträger (1, 61) bereitgestellt, dessen individuelle Materialprobenplätze (3, 63) mit individuellen Materialproben (4) einer Mehrzahl von Materialproben einer kombinatorischen Prüfung versehen sind. Der Materialprobenträger (1, 61) weist einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor (40, 65) auf, dessen Detektorelemente den Materialprobenplätzen (3, 63) zugeordnet sind. Der Materialprobenträger (1, 61) wird mit einer Lichtquelle (21) derart beleuchtet, dass Licht (24) der Lichtquelle (21) gleichzeitig durch alle mit ihren jeweiligen Materialproben (4) versehenen Materialprobenplätze (3, 63) tritt und auf die entsprechenden Detektorelemente fällt. Anschließend werden die von den einzelnen Detektorelementen erzeugten Signale ausgelesen und ausgewertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung und einen Materialprobenträger.
In der pharmazeutischen Wirkstoffforschung sind kombinatorische Methoden seit langem etabliert. Die Methode der kombinatorischen Chemie und der kombinatorischen Analytik findet in den letzten Jahren auch vermehrt Anwendung in der Materialforschung und -entwicklung, wie z. B. bei der Entwicklung von Leuchtstoffen (Phosphore für LEDs, Leuchtstoffröhren), organischen LED Emittern, optischen Filtermaterialien, Laserfarbstoffen, Szintillatorleuchtstoffen für die Detektion von Röntgenstrahlung oder von radioaktiver Strahlung, sowie für die Entwicklung von Katalysatormaterialien, z. B. für Brennstoffzellen oder auch bei der Entwicklung neuartiger Halbleitermaterialien.
Die Bewertung der kombinatorischen Experimente erfolgt insbesondere mittels optischer Methoden, z. B. durch Absorptions-, Brechungsindex-, Fluoreszenz- oder sonstiger Emissionsmessungen.
Für das kombinatorische Experiment wird üblicherweise ein geeigneter Träger insbesondere matrixförmig mit den einzelnen Materialproben des kombinatorischen Experiments versehen und die einzelnen Materialproben mittels optischer Messmethoden einzeln sequenziell untersucht. Vor allem bei einer relativ großen Zahl an Variationen der Materialproben bedeutet dies einen relativ großen Zeitaufwand für die sequenzielle optische Messung.
Die WO 2006/026796 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Auswerten biochemischer Proben. Die Vorrichtung weist einen Proben träger, eine eine an einer Auswertevorrichtung angeschlossene lichtempfindliche Lage umfassende Bilderfassungseinrichtung und eine Beleuchtungseinrichtung für die Proben auf. Die auf dem Probenträger vorgesehene lichtempfindliche Lage der Bilderfassungseinrichtung umfasst eine fotoaktive Schicht auf Basis organischer Halbleiter zwischen zwei Elektrodenschichten, von denen die Elektrodenschicht zwischen der fotoaktiven Schicht und den Proben zumindest bereichsweise lichtdurchlässig ausgebildet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung derart auszuführen, dass eine kombinatorische Materialprüfung schneller durchführbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Materialprobenträger für eine Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung, aufweisend folgende Verfahrenschritte:

– Bereitstellen eines eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen aufweisenden flächenhaften Materialprobenträgers, dessen individuelle Materialprobenplätze mit individuellen Materialproben einer Mehrzahl von Materialproben einer kombinatorischen Prüfung versehen sind und die einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor aufweist, wobei die Materialproben einem Material eines Materialtyps zugeordnet sind und sich durch wenigstens einen Materialparameter unterscheiden, jedem individuellen Materalprobenplatz eines der Detektorelemente zugeordnet ist und die Detektorelemente derart angeordnet sind, dass durch einen Materialprobenplatz durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektiertes oder gestreutes Licht auf sein Detektorelement fällt,
– Beleuchten des Materialprobenträgers mit einer Lichtquelle derart, dass Licht der Lichtquelle oder emittiertes Licht des Materials der Materialproben gleichzeitig durch alle mit ihren jeweiligen Materalproben versehenen Materialprobeplätze tritt und auf die entsprechenden Detektorelemente fällt,
– Auslesen von von den einzelnen Detektorelementen erzeugten Signalen aufgrund des auf sie auftreffenden Lichts und
– Auswerten der erzeugten Signale.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung, aufweisend:

– einen eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen aufweisenden flächenhaften Materialprobenträger, dessen individuelle Materialprobenplätze vorgesehen sind, mit individuellen Materialproben einer Mehrzahl von Materialproben einer kombinatorischen Prüfung versehen zu werden, wobei die Materialproben einem Material eines Materialtyps zugeordnet sind und sich durch wenigstens einen Materialparameter unterscheiden,
– einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor, wobei jedem individuellen Materalprobenplatz eines der Detektorelemente zugeordnet ist und die Detektorelemente derart angeordnet sind, dass durch einen Materialprobenplatz durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektiertes oder gestreutes Licht auf sein Detektorelement fällt,
– eine Lichtquelle zum Beleuchten des Materialprobenträgers derart, dass Licht der Lichtquelle oder emittiertes Licht des Materials der Materialproben gleichzeitig durch alle Materialprobeplätze durchtritt und auf die entsprechenden Detektorelemente fällt,
– eine Auslesevorrichtung zum Auslesen von von den einzelnen Detektorelementen erzeugten Signalen aufgrund des auf sie auftreffenden Lichts und
– eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der erzeugten Signale.

Die weitere Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Materialprobenträger insbesondere für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung, aufweisend:

– einen eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen aufweisenden flächenhaften Materialprobenträger, dessen individuelle Materialprobenplätze vorgesehen sind, mit individuellen Materialproben einer Mehrzahl von Materialproben einer kombinatorischen Prüfung versehen zu werden, wobei die Materialproben einem Material eines Materialtyps zugeordnet sind und sich durch wenigstens einen Materialparameter unterscheiden, und
– einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor, wobei jedem individuellen Materalprobenplatz eines der Detektorelemente zugeordnet ist und die Detektorelemente derart angeordnet sind, dass durch einen Materialprobenplatz durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektiertes oder gestreutes Licht auf sein Detektorelement fällt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung wird insbesondere der erfindungsgemäße Materialprobenträger verwendet.
Eine kombinatorische Materialprüfung wird z. B. bei der Entwicklung neuer Materialien verwendet, wie beispielsweise bei der Entwicklung von Leuchtstoffen (Phosphore für LEDs, Leuchtstoffröhren), organischen LED Emittern, optischen Filtermaterialien, Laserfarbstoffen, Szintillatorleuchtstoffen für die Detektion von Röntgenstrahlung oder von radioaktiver Strahlung, sowie für die Entwicklung von Katalysatormaterialien, z. B. für Brennstoffzellen oder auch bei der Entwicklung neuartiger Halbleitermaterialien.
Im Rahmen der kombinatorischen Materialprüfung wird die Mehrzahl von Materialproben eines Materials eines Materialtyps untersucht. Die einzelnen Materialproben unterscheiden sich in wenigstens einem Materialparameter, sodass insbesondere die Auswirkung dieses Materialparameters auf die Wirkungsweise des zu entwickelnden bzw. zu prüfenden Materials überprüft werden kann. Ein Materialparameter ist beispielsweise eine Konzentration eines Stoffes oder einer Chemikalie, der Bestandteil des zu entwickelnden bzw. zu prüfenden Materials ist, sodass aufgrund der kombinatorischen Materialprüfung z. B. die Auswirkung dieser Chemikalie bzw. Stoffes auf das zu entwickelnde Material getestet werden kann.
Der Materialprobenträger umfasst die Mehrzahl von Materialprobenplätzen, die dafür vorgesehen sind, die Materialproben aufzunehmen. Je nach Art der Materialproben können die Materialprobenplätze als Einbuchtungen in dem Materialprobenträger ausgebildet sind. Diese Ausführungsform ist z. B. bei Flüssigkeiten vorteilhaft. Die Materialprobenplätze können aber auch flächig ausgeführt sein. Diese Ausführungsform ist dann z. B. vorteilhaft, wenn die Materialproben auf die Materialprobenplätze aufgedampft werden.
Die Auswertung der kombinatorischen Materialprüfung erfolgt mittels Licht, dem die einzelnen Materialproben ausgesetzt werden. Dieses Licht fällt auf die Materialproben und wird z. B. für eine Absorptions-, Brechungsindex-, Reflexions-, Fluoreszenz- oder sonstige Emissionsmessung verwendet. Das auf die Materialproben auftreffende Licht wird durch die Materialproben verändert, sodass das veränderte Licht einen Rückschluss auf die Materialproben erlaubt.
Die Auswertung der kombinatorischen Materialprüfung ist dabei nicht auf die Vermessung mit sichtbarem Licht beschränkt, sondern kann auch mit längerwelliger Strahlung (z. B. Infrarotstrahlung) oder kürzerwelliger Strahlung (UV-Strahlung, Röntgenstrahlung oder radioaktive Strahlung) durchgeführt werden.
Für die Messung des durch die Materialproben veränderten Lichts umfasst der Materialprobenträger erfindungsgemäß den flächenhaften organischen Fotodetektor, dessen Detektorelemente derart angeordnet sind, dass einerseits jedem der Materialprobenplätze ein Detektorelement zugeordnet ist und andererseits jedes Detektorelement derart am Materialprobenträger angeordnet ist, dass durch die relevante Materialprobe bzw. den relevanten Materialprobenplatz durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektierte oder gestreutes Licht auf sein Detektorelement fällt.
Somit ist es möglich, dass alle Materialproben im Wesentlichen gleichzeitig beleuchtet und das durch alle Materialproben durchtretende Licht gleichzeitig aufgenommen werden kann. Dies erlaubt z. B. ein schnelleres Durchführen der kombinatorischen Materialprüfung.
Die Verwendung des flächenhaften organischen Fotodetektors bietet außerdem den Vorteil, dass diese relativ kostengünstig auch relativ groß produziert werden können, sodass der erfindungsgemäße Materialprobenträger beispielsweise auch als Einweg-Artikel ausgeführt werden kann.
Die Materialprobenplätze und die Detektorelemente können im Allgemeinen ein beliebiges Muster aufweisen. Nach einer Ausführungsform sind sie matrixförmig angeordnet.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Materialprobenträgers weist der Fotodetektor eine strukturierte erste Elektrode, eine unstrukturierte zweite Elektrode und eine zwischen den beiden Elektroden unstrukturierte organische fotoaktive Halbleiterschicht auf. Außerdem ist nach dieser Variante eine der beiden Elektroden den Materalprobeplätzen zugewandt und zumindest aus einem semitransparenten Mate rial gebildet. Somit werden die Detektorelemente aufgrund der strukturierten ersten Elektrode gebildet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist es, dass der Fotodetektor relativ preisgünstig hergestellt werden kann.
Für den Fall, dass aufgrund der unstrukturierten zweiten Elektrode und der unstrukturierten Halbleiterschicht ein eventuell entstehendes Übersprechen zwischen den einzelnen Detektorelementen für eine gegebene Anwendung zu groß ist, dann kann alternativ die Halbleiterschicht und/oder die zweite Elektrode auch entsprechend der ersten Elektrode strukturiert ausgeführt werden.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Materialprobenträgers ist der flächenhafte Fotodetektor in den Materalprobenträger integriert. Dies erlaubt z. B. eine relativ schnelle Durchführung der kombinatorischen Materialprüfung, da beispielsweise kein Justieren des flächenhaften Fotodetektors relativ zu den Materialprobenplätze notwendig ist. Diese Variante kann insbesondere bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Materialprobenträgers als Einweg-Artikel vorteilhaft sein.
Der Materialprobenträger kann aber auch einen die Materialprobenplätze aufweisenden ersten Bestandteil und einen vom ersten Bestandteil lösbaren und den flächenhaften Fotodetektor umfassenden zweiten Bestandteil aufweisen. Der zweite Bestandteil stellt dann insbesondere den flächenhaften Fotodetektor dar, der z. B. auf einem eigenen Substrat aufgetragen ist und für die Durchführung der Materialprüfung mit dem ersten Bestandteil in optischen Kontakt gebracht wird. Dann kann beispielsweise der Fotodetektor wieder verwendbar sein.
Insbesondere kann der zweite Bestandteil des Materialprobenträgers als ein Deckel zum Abdecken des ersten Bestandteils ausgebildet sein. Dies ist z. B. bei Gasen oder Flüssigkeiten als Materialproben vorteilhaft.
Der Fotodetektor wandelt auftreffendes Licht in elektrische Signale um, die z. B. mit einer Auslesvorrichtung ausgelesen werden können. Dieses Auslesen erfolgt z. B. mittels einer Aktiv-Matrix-Ansteuerung oder einer Passiv-Matrix-Ansteuerung.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Materialprobenträgers liegt in der relativ kostengünstigen Realisierung von relativ großflächigen, insbesondere matrixförmig ausgebildeten flächenhaften Fotodetektoren, deren Struktur und Größe relativ einfach der jeweiligen kombinatorischen Material-Screening-Substrate (Materialprobenträger) angepasst werden kann.
Durch die Verwendung organischer Fotodetektoren ist es möglich, auch relativ große Flächen für die Materialprüfung gleichzeitig zu untersuchen. Dies vermeidet z. B. relativ komplexe und platzintensive Aufbauten von anorganischen Dioden-Array und ermöglicht auf relativ einfache Weise eine gleichzeitige optische Evaluierung einer Vielzahl kombinatorischer Parametervariationen. Dies kann dazu führen, dass der Vorteil eines kombinatorischen Ansatzes bei der Materialüberprüfung erst richtig genutzt werden kann, denn aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Materialprobenträgers ist nicht nur die Herstellung, sondern auch die Charakterisierung der verschiedenen Variationen parallelisiert.
Derselbe Ansatz kann auch verwendet werden, um ähnlich wie beim High-Throughput-Screening von biochemischen Reaktionen auch andere chemische Reaktionen nachzuweisen, wie z. B. beim Screening potenzieller Reagenz/Katalysator-Kombinationen für katalytische Reaktionen, Reaktionen von Gasen, Flüssigkeiten, etc.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beiliegenden schematischen Zeichnungen exemplarisch dargestellt. Es zeigen:
1 einen Materialprobenträger mit integriertem Fotodetektor,
2 eine Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung,
3 ein Flussdiagramm,
4 den flächenhaften Fotodetektor der 1,
5 eine Draufsicht des Fotodetektors und
6 einen weiteren Materialprobenträger.
Die 1 zeigt einen Materialprobenträger 1 zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung. Der Materialprobenträger 1 weist ein Substrat 2 aus einem zumindest semitransparentem Material auf, das auf seiner einen Oberfläche mit einer Mehrzahl von Materialprobenplätzen 3 versehen ist. Die Materialprobenplätze 3 sind dafür vorgesehen, mit Materialproben 4 eines Materialtyps versehen zu werden, damit die Materialproben 4 mittels einer in der 2 dargestellten Prüfvorrichtung 20 einer kombinatorischen Prüfung unterzogen werden können. Der Ablauf der kombinatorischen Materialprüfung ist mit einem in der 3 gezeigten Flussdiagramm veranschaulicht.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Materialprobenplätzen 3 flächenhaft ausgeführt und matrixförmig auf besagter Oberfläche des Substrat 2 angeordnet. Des Weiteren sind die Materialprobenplätze 3 derart ausgeführt, dass die Materialproben 4 auf diese aufgedampft werden können.
Für eine kombinatorische Materialprüfung, für die der Materialprobenträger 1 geeignet ist, können demnach zunächst die einzelnen Materialproben 4 auf ihre Materialprobenplätze 3 aufgedampft werden, sodass ein mit den Materialproben 4 versehener Materialprobenträger 1 bereitgestellt ist, Schritt A des Flussdiagramms.
Die Materialproben 4 sind vom selben Materialtyp und unterscheiden sich in wenigstens einem Materialparameter, wie z. B. der Konzentration eines Bestandteils des Materials.
Der Materialprobenträger 1 weist ferner einen in den 4 und 5 näher dargestellten flächenhaften organischen Fotodetektor 40 auf, der auf der den Materialprobenplätzen 3 abgewandten Oberfläche des Substrats 2 angeordnet ist. Dabei zeigt die 4 den Fotodetektor 40 in teilweise geschnittener Darstellung.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Fotodetektor 40 eine strukturierte Anode 41 und eine entsprechend der Anode 41 strukturierte Kathode 42 auf. Die Anode 41 ist auf dem Substrat 2 des Materialprobenträger 1 aufgetragen und ist beispielsweise aus Au oder ITO und die Kathode 42 ist beispielsweise aus Ca/Ag, Al oder ITO gefertigt. Des Weiteren ist die Anode 41 für Licht zumindest semitransparent.
Auf der Anode 41 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine entsprechend der Anode 41 und der Kathode 42 strukturierte organische Lochtransportschicht 43 aufgetragen, auf der sich wiederum eine entsprechend der Anode 41 und der Kathode 42 strukturierte organische photoaktive Halbleiterschicht 44 befindet.
Um den Fotodetektor 40 zu schützen, ist die Kathode 42 mit einer Schutzschicht 45 versehen.
Die Kathode 42, die Anode 41, die Halbleiterschicht 44 und die Lochtransportschicht 43 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels matrixförmig strukturiert und ergeben daher eine matrixförmig angeordnete Mehrzahl von Detektorelementen. Eine Draufsicht des Fotodetektors 40 ist in der 5 gezeigt, die die Strukturierung der Anode 41 zeigt.
Der Fotodetektor 40 des Materialprobenträgers 1 ist derart strukturiert, dass jedem der Materialprobenplätze 3 eines der durch die Strukturierung des Fotodetektors 40 gebildetes Detektorelement zugeordnet ist, sodass auf die Materialprobenplätze 3 fallendes Licht 24, das z. B. von einer Lichtquelle 21 der Prüfvorrichtung 20 stammt, durch die einzelnen Materialproben 3 durchtritt oder von diesem verändert wird und auf das relevante Detektorelement fällt.
Für die kombinatorische Prüfung wird nun der mit den Materialproben 4 versehene Materialprobenträger 1 mit Licht 24 der Lichtquelle 21 der Prüfvorrichtung 20 derart beleuchtet, das alle Materialprobenplätze 3 und somit alle Materialproben 4 gleichzeitig mit Licht 24 der Lichtquelle 21 beleuchtet werden, Schritt B des Flussdiagramms.
Das Licht der Lichtquelle 21 fällt auf die mit den Materialproben 4 versehenen Materialprobenplätze 3, tritt durch diese hindurch und wird je nach Eigenschaften der einzelnen Materialproben 4 z. B. unterschiedlich gebrochen, absorbiert, gestreut, reflektiert oder durch Emission umgewandelt und trifft anschließend auf die Anoden 41 des Fotodetektors 40.
Trifft nun Licht auf die Anode 41 auf, so bildet sich in bekannter Weise eine Ladungsverteilung innerhalb des Fotodetektors 40 bzw. innerhalb der einzelnen Detektorelemente. Die Ladungsverteilungen der einzelnen Detektorelemente können im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit auf dem Substrat 2 und/oder in der Schutzschicht 45 matrixförmig angeordneten, mit den Anoden 41 und Kathoden 42 verbundenen und nicht weiter dargestellten Leitungen und Schaltelementen ausgelesen werden, Schritt C des Flussdiagramms.
Für das Auslesen ist der Fotodetektor 40 mit einer in der 2 gezeigten Auslesevorrichtung 22 der Prüfvorrichtung 20 verbunden.
Die mittels der Auslesevorrichtung 22 ausgelesenen Signale des Fotodetektors 40 werden anschließend einer Auswertevorrichtung 23 der Prüfvorrichtung 20 zugeführt, die die einzelnen Signale auswertet, Schritt D des Flussdiagramms. Die Auswertung der Signale der einzelnen Detektorelemente des Fotodetektors 40 wird im Wesentlichen derart durchgeführt, wie es dem Fachmann bei konventionellen Prüfvorrichtungen bekannt ist, bei denen die einzelnen Materialproben sequenziell mit einer einzigen anorganischen Fotozelle aufgenommen werden.
Der beschriebene Materialprobenträger 1 ist derart ausgeführt, dass die Materialprobenplätze 3 im Wesentlichen flächig ausgeführt sind. Dies ist nicht unbedingt nötig; die Materialprobenplätze können auch als Einbuchtungen ausgeführt sein, um z. B. Flüssigkeiten oder Pulver aufzunehmen.
Der beschriebene Materialprobenträger 1 ist außerdem derart ausgeführt, dass dessen Fotodetektor 40 in diesen integriert ist. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Fotodetektor vom restlichen Materialprobenträger lösbar ist. Ein solches Ausführungsbeispiel zeigt die 6.
Der in der 6 dargestellte Materialprobenträger 61 weist ein für Licht zumindest semitransparentes Substrat 62 auf, das mit im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels matrixförmig angeordneten Einbuchtungen 63 versehen ist, die zur Aufnahme vom Materialproben einer kombinatorischen Materialprüfung vorgesehen sind. Des Weiteren umfasst der Materialprobenträger 61 einen Deckel 64, mit dem die Materialprobenplätze 63 abgedeckt werden können. In den Deckel 64 ist ein flächenhafter Fotodetektor 65 integriert, der ähnlich wie der in der 4 dargestellte Fotodetektor 40 aufgebaut ist, sodass jeder Einbuchtung 63 ein Detektorelement des Fotodetektors 65 zugeordnet ist.
Für die Durchführung einer kombinatorischen Materialprüfung wird der Materialprobenträger 61 derart mit Licht der Lichtquelle 21 bestrahlt, dass dieses Licht durch das Substrat 62 tritt und gleichzeitig durch alle mit Materialproben versehenen Einbuchtungen 63 tritt. Das durch die Materialproben durchtretende oder durch sie emittierte, reflektierte oder gestreute Licht trifft dann auf den Fotodetektor 65, der anschließend mit der Auslesevorrichtung 22 ausgelesen wird.
Bei den beschriebenen Fotodetektoren 40, 65 sind die Kathode 42, die Anode 41, die fotoaktive Halbleiterschicht 44 und die Lochtransportschicht 43 strukturiert. Andere Ausführungsformen eines Fotodetektors sind ebenfalls möglich. So kann der Fotodetektor beispielsweise auch derart ausgeführt sein, dass die fotoaktive Halbleiterschicht 44, die Lochtransportschicht 43, die Kathode 42 und/oder die Anode 41 unstrukturiert sind. Es sind auch Ausführungsformen ohne Lochtransportschicht 43 denkbar.
Ferner kann die Auslesevorrichtung 22 und die Fotodetektoren 40, 65 derart ausgeführt sein, dass diese insbesondere mittels einer Aktiv-Matrix-Ansteuerung oder einer Passiv-Matrix-Ansteuerung ausgelesen werden.

1: Materialprobenträger
2: Substrat
3: Materialprobenplätze
4: Materialproben
20: Prüfvorrichtung
21: Lichtquelle
22: Auslesevorrichtung
23: Auswertevorrichtung
24: Licht
40: Fotodetektor
41: Anode
42: Kathode
43: Lochtransportschicht
44: fotoaktive Halbleiterschicht
45: Schutzschicht
61: Materialprobenträger
62: Substrat
63: Einbuchtungen
64: Deckel
65: Fotodetektor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/026796 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung, aufweisend folgende Verfahrenschritte: – Bereitstellen eines eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen (3, 63) aufweisenden flächenhaften Materialprobenträgers (1, 61), dessen individuelle Materialprobenplätze (3, 63) mit individuellen Materialproben (4) einer Mehrzahl von Materialproben einer kombinatorischen Prüfung versehen sind und die einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor (40, 65) aufweist, wobei die Materialproben (4) einem Material eines Materialtyps zugeordnet sind und sich durch wenigstens einen Materialparameter unterscheiden, jedem individuellen Materalprobenplatz (3, 63) eines der Detektorelemente zugeordnet ist und die Detektorelemente derart angeordnet sind, dass durch einen Materialprobenplatz (3, 63) durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektiertes oder gestreutes Licht (24) auf sein Detektorelement fällt, – Beleuchten des Materialprobenträgers (1, 61) mit einer Lichtquelle (21) derart, dass Licht (24) der Lichtquelle (21) oder emittiertes Licht des Materials der Materialproben gleichzeitig durch alle mit ihren jeweiligen Materialproben (4) versehenen Materialprobeplätze (3, 63) tritt und auf die entsprechenden Detektorelemente fällt, – Auslesen von von den einzelnen Detektorelementen erzeugten Signalen aufgrund des auf sie auftreffenden Lichts (24) und – Auswerten der erzeugten Signale.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprobenplätze als Einbuchtungen (63) in dem Materialprobenträger (61) ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprobenplätze (3, 63) und die Detektorelemente matrixförmig angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotodetektor (40, 65) eine strukturierte erste Elektrode (42), eine unstrukturierte oder entsprechend der ersten Elektrode (42) strukturierte zweite Elektrode (41) und eine zwischen den beiden Elektroden (41, 42) angeordnete entsprechend der ersten Elektrode (42) strukturierte oder unstrukturierte organische fotoaktive Halbleiterschicht (44) aufweist, die Detektorelemente aufgrund der strukturierten ersten Elektrode (42) gebildet sind und eine der beiden Elektroden (41) den Materalprobeplätzen (3, 63) zugewandt und zumindest aus einem semitransparentem Material gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der flächenhafte Fotodetektor (40) in den Materalprobenträger (1) integriert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialprobenträger (61) einen die Materialprobenplätze (63) aufweisenden ersten Bestandteil (2) und einen vom ersten Bestandteil (2) lösbaren und den flächenhaften Fotodetektor (65) umfassenden zweiten Bestandteil (64) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bestandteil des Materialprobenträgers (61) als ein Deckel (64) zum Abdecken des ersten Bestandteils (2) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, Auslesen des flächenhaften Fotodetektors (40, 65) mittels einer Aktiv-Matrix-Ansteuerung oder einer Passiv-Matrix-Ansteuerung.
Vorrichtung zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung, aufweisend: – einen eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen (3, 63) aufweisenden flächenhaften Materialprobenträger (1, 61), dessen individuelle Materialprobenplätze (3, 63) vorgesehen sind, mit individuellen Materialproben (4) einer Mehrzahl von Materialproben (4) einer kombinatorischen Prüfung versehen zu werden, wobei die Materialproben (4) einem Material eines Materialtyps zugeordnet sind und sich durch wenigstens einen Materialparameter unterscheiden, – einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor (40, 65), wobei jedem individuellen Materalprobenplatz (3, 63) eines der Detektorelemente zugeordnet ist und die Detektorelemente derart angeordnet sind, dass durch einen Materialprobenplatz (3, 63) durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektiertes oder gestreutes Licht auf sein Detektorelement fällt, – eine Lichtquelle (21) zum Beleuchten des Materialprobenträgers (1, 61) derart, dass Licht (24) der Lichtquelle (21) oder emittiertes Licht des Materials der Materialproben gleichzeitig auf alle Materialprobenplätze (3, 63) auftrifft und in veränderter Form auf die entsprechenden Detektorelemente fällt, – eine Auslesevorrichtung (22) zum Auslesen von von den einzelnen Detektorelementen erzeugten Signalen aufgrund des auf sie auftreffenden Lichts (24) und – eine Auswertevorrichtung (23) zum Auswerten der erzeugten Signale.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprobenplätze als Einbuchtungen (63) in dem Materialprobenträger (61) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprobenplätze (3, 63) und die Detektorelemente matrixförmig angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotodetektor (40, 65) eine strukturierte erste Elektrode (42), eine unstrukturierte oder entsprechend der ersten Elektrode (42) strukturierte zweite Elektrode (41) und eine zwischen den beiden Elektroden (41, 42) angeordnete entsprechend der ersten Elektrode (42) strukturierte oder unstrukturierte organische fotoaktive Halbleiterschicht (44) aufweist, die Detektorelemente aufgrund der strukturierten ersten Elektrode (42) gebildet sind und eine der beiden Elektroden (41) den Materalprobenplätzen (3, 63) zugewandt und zumindest aus einem semitransparentem Material gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der flächenhafte Fotodetektor (40) in den Materalprobenträger integriert (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialprobenträger (61) einen die Materialprobenplätze (63) aufweisenden ersten Bestandteil (2) und einen vom ersten Bestandteil (2) lösbaren und den flächenhaften Fotodetektor (65) umfassenden zweiten Bestandteil (64) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bestandteil des Materialprobenträgers (61) als ein Deckel (64) zum Abdecken des ersten Bestandteils (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, der flächenhafte Fotodetektor (40, 65) eine Aktiv-Matrix-Ansteuerung oder Passiv-Matrix-Ansteuerung zum Auslesen der Detektorelemente aufweist.
Materialprobenträger insbesondere für eine Vorrichtung (20) zum Durchführen einer kombinatorischen Materialprüfung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, aufweisend: – einen eine Mehrzahl von Materialprobenplätzen (3, 63) aufweisenden flächenhaften Materialprobenträgers (1, 61), dessen individuelle Materialprobenplätze (3, 63) vorgesehen sind, mit individuellen Materialproben (4) einer Mehrzahl von Materialproben (4) einer kombinatorischen Prüfung versehen zu werden, wobei die Materialproben (4) einem Material eines Materialtyps zugeordnet sind und sich durch wenigstens einen Materialparameter unterscheiden, und – einen eine Mehrzahl von Detektorelementen aufweisenden flächenhaften organischen Fotodetektor (40, 65), wobei jedem individuellen Materalprobenplatz (3, 63) eines der Detektorelemente zugeordnet ist und die Detektorelemente derart angeordnet sind, dass durch einen Materialprobenplatz (3, 63) durchtretendes oder durch ihn emittiertes, reflektiertes oder gestreutes Licht auf sein Detektorelement fällt.
Materialprobenträger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprobenplätze als Einbuchtungen (63) in dem Materialprobenträger (61) ausgebildet sind.
Materialprobenträger nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprobenplätze (3, 63) und die Detektorelemente matrixförmig angeordnet sind.
Materialprobenträger nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotodetektor (40, 65) eine strukturierte erste Elektrode (42), eine unstrukturierte oder entsprechend der ersten Elektrode (42) strukturierte zweite Elektrode (41) und eine zwischen den beiden Elektroden (41, 42) angeordnete entsprechend der ersten Elektrode (42) strukturierte oder unstrukturierte organische fotoaktive Halbleiterschicht (44) aufweist, die Detektorelemente aufgrund der strukturierten ersten Elektrode (42) gebildet sind und eine der beiden Elektroden (41) den Materalprobeplätzen (3, 63) zugewandt und zumindest aus einem semitransparentem Material gebildet ist.
Materialprobenträger nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der flächenhafte Fotodetektor (40) in den Materalprobenträger (1) integriert ist.
Materialprobenträger nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialprobenträger (61) einen die Materialprobenplätze aufweisenden ersten Bestandteil (2) und einen vom ersten Bestandteil (2) lösbaren und den flächenhaften Fotodetektor (65) umfassenden zweiten Bestandteil (64) aufweist.
Materialprobenträger nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bestandteil des Materialprobenträgers (61) als ein Deckel (64) zum Abdecken des ersten Bestandteils (2) ausgebildet ist.
Materialprobenträger nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, der flächenhafte Fotodetektor (40, 65) eine Aktiv-Matrix-Ansteuerung oder Passiv-Matrix-Ansteuerung zum Auslesen der Detektorelemente aufweist.