Method Article
פרוטוקול לייצור פשוט מובנית אורגני דיודות פולטות אור (OLEDs) מוצג.
שיטה להפקת פשוטה ויעילה מופעל תרמית מושהית פלורסצנטיות אורגני דיודות פולטות אור (OLEDs) המבוססים על האורחים מארח או פולטי התורם-מקבל exciplex מוצג. עם הליך שלב אחר שלב, הקוראים יוכלו לחזור ולהפיק OLED מכשירים המבוססים על הפולטים אורגנית פשוטה. הליך המתבנת המאפשר היצירה של אינדיום אישית תחמוצת בדיל (ITO) צורה מוצג. זה מלווה האידוי של כל שכבות, כימוס ואפיון של כל התקן בודדים. המטרה היא להציג הליך זה ייתן את ההזדמנות לחזור על המידע שהוצג ב ציטט את הפרסום, אבל גם באמצעות תרכובות שונות ומבנים על מנת להכין OLEDs יעיל.
אלקטרוניקה אורגני מביא יחד כל השדות מפני כימיה פיזיקה, עובר הנדסת חומרים, הנדסה על מנת לשפר את הטכנולוגיות הנוכחית כלפי מבנים ומכשירים יעיל יותר ויציב יותר. מכאן, אורגני דיודות פולטות אור (OLEDs) היא טכנולוגיה הראה השיפורים לאורך השנים האחרונות, הן מבחינת יעילות, יציבות1,2. דיווחים אומרים כי תעשיית OLED עבור צגים עשוי להגביר מ ה-16 מיליארד הדולר בשנת 2016 בסביבות 40 מיליארד דולר על ידי 2020, יותר מ- 50 מיליארד ב- 20263. . זה גם למצוא את דרכו לתוך תאורה כללית, נישאת על הראש microdisplays מציאות רבודה4. יישומים כמו חיישנים אורגניים ביו יישומים הוא יותר של יישום עתידני כרגע, בהתחשב בדרישות בוהק גבוה וגם יציבות5. מגמה זו מאשרת את הצורך מבנים מכשיר משופר הכולל מולקולות יעיל יותר-פחות הוצאות של משאבי הטבע. הבנה טובה יותר של התהליכים הכרוכים של החומרים אשר השתמשו בהם OLEDs הוא גם חשיבות רבה בעת עיצוב אלה.
OLED הוא ערימה אורגני רב שכבתית דחוקה בין שתי אלקטרודות, לפחות אחת של האחרונים שקוף. כל שכבה, תוכנן בהתאם שלהם הגבוהה אורביטל מולקולרי כבוש (הומו), הנמוך ביותר מאוכלס אורביטל מולקולרי ((סוג)), ניידותו מהותי, יש תפקיד ספציפי (הזרקת חסימה, תחבורה) במכשיר הכוללת. המנגנון מבוסס על נושאי המטען השני (אלקטרונים וחורים) מטיילים ברחבי המכשיר הם נפגשים בשכבה מסוימת, חלל טופס excitons ואליה שחרור משרות של אלה excitons מגיע את פליטת פוטון6. פוטון זה יהיה מאפיין השכבה לאן שחרור משרות לוקח מקום7,8,9. כך, ממתינים אסטרטגיות עיצוב מולקולרית, הפולטים אדום, ירוק וכחול שונים יכול להיות מסונתז, חלה על הערימה. לשים אותם ביחד, התקנים לבן יכול גם להיות מיוצר10,11. השכבה פולטות של אוסף OLED מבוסס בדרך כלל על המערכת (G-H) האורחים מארח היכן האורח מפוזרת לתוך המחשב המארח כדי למנוע שכבתה של אור9 תגובות12בצד.
ישנן מספר דרכים כדי לדחוף מולקולות לפלוט אור, עם פלורסצנטיות מושהית מופעל תרמית (TADF) מיושם לאחרונה13,14,15. TADF המותר להגדלת ליעילות חיצוני של התקנים מ- 5% של פולט קרינה פלואורסצנטית טיפוסי עד 30% על-ידי שלישיה קציר דרך קטן גופיה-שלישיה אנרגיה-פיצול בתהליך שנקרא המעבר הבין – מערכתי הפוכה (rISC). ישנן מספר דרכים ליצירת OLEDs מבוססי TADF יעיל: אחת הנפוצות ביותר בספרות היא מערכת G-H שבו המדינה emissive נוצר על ידי17,16,מולקולה בודדת18. מערכת השני משתמש פולט exciplex בין תורם אלקטרון (D) ומולקולות של אלקטרון מקבל (א), אשר נקראים פשוט את התורם-מקבל מערכת (D-A)15,19,20, 21; דווחו מגוון קטן TADF חומרים, מכשירים, מניב קוונטית חיצוני גבוה מאוד התשואות14, להגיע הערכים, לדוגמה, 19% EQE22, המציין בבירור הזה שלישיה יעילה מאוד קציר מתרחש וכי 100 נצילות קוונטית פנימי % הוא אפשרי. באלה OLEDs מבוססי TADF, חייבים להקפיד בעת בחירת החומר הנכונה המארחת כפי הקוטביות של הסביבה יכול לשנות את מצב ההעברה (CT) תשלום מן המקומי נרגש (LE) המדינה, לכן, הקטנת מנגנון TADF. ההליך כדי לקחת בחשבון דומה אחרים הפולטים פלורסנט23. מכשירים כאלה יש מבנים מחסנית פשוט יחסית, בדרך כלל 3 עד 5 שכבות אורגני, ללא צורך p--i n ולמבנה24, וכתוצאה מכך מתח נמוך במיוחד מדליק מסדר 2.7 V ועובי מרבי של בסביבות 130 של nm לכל שכבות אורגני כדי להבטיח איזון טוב תשלום.
מלבד התכונות של החומרים, הייצור של ערימות רב שכבתית יכול להיות גם להתבסס על אידוי ואקום תרמי (VTE) או ספין-ציפוי, לשעבר בתדירות גבוהה יותר עבור מולקולות קטנות. זה דורש שליטה מדויקת טמפרטורה, לחץ, סביבה, קצב, עובי של כל שכבה. פולטות שכבות G-H, שיעור של אידוי משותף צריך להיות מבוקר על היחס הרצוי להתקבל. גם חשיבות עליונה הוא ניקוי מצעים המשמשים OLEDs אשר עלולה לגרום שאינו עבודה התקנים או פליטת לא אחיד לאורך כל פיקסל פולטות25.
לכן, מאמר זה מטרתו כל השלבים של ההכנה, ייצור, אפיון של התקנים אורגניים, בכוונת לעזור מומחים חדשים בפרוטוקול בזהירות הדרושה שויון של פליטת ויעילות גבוהה. זה כרוכה בשימוש DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) כמו פליטת אורח TADF G-H מערכת16,26. שיטות דומות ניתן ליישם גם להיווצרות מערכות D-A exciplex מבוסס באמצעות DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide), TAPC (4, 4 ′-Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- methylphenyl) benzenamine])15, איפה ההבדל העיקרי בהליך הוא היחס הריכוז של השכבה emissive אבל זה משמעותי משנה את אופי פליטה (מולקולה בודדת CT פליטה vs exciplex CT פליטה). מערכת G-H המתוארים כאן יש פולט מולקולה בודדת CT והוא כרוך האידוי של 5 שכבות עם 3 אורגניים וחומרים אורגניים 2. המכשיר מורכב תחמוצת בדיל אינדיום (ITO) כמו האנודה, 40 ננומטר של N,N′-di(1-naphthyl) -N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) לשכבת התעבורה חור (שהותכם), וכן 20 הכולל nm של 4, 4 ′-bis (N - carbazolyl)-1, בתו-biphenyl (CBP) עם 10% של DPTZ-DBTO2 כמו השכבה פולטות המבוסס על מערכת G-H. 60 ננומטר של 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazole) (TPBi) משמשת שכבת התעבורה אלקטרון (ETL) ו-1 nm של ליתיום Floride (LiF) כשכבת הזרקת אלקטרון (EIL). 100 ננומטר אלומיניום (Al) פארקה finalizes את המכשיר כמו הקתודה. דיאגרמה של כל התהליך ניתן למצוא באיור1. עוביים של אורגניקס נבחרו להיות דומה להתקנים אחרים נעשה שימוש בספרות. הניידות של כל שכבה יש לבדוק בקפידה על מנת להבטיח את האיזון מנשא טוב בתוך השכבה. המבצע של LiF מבוסס על אפקט tunnelling, קרי, נושאות לנסוע דרך המנהרות של LiF ארוזה, מבוקשים זריקת טוב יותר את השכבות תחבורה. משמעות הדבר היא שכבות דק (בין 0.8 ו 1.5 ננומטר) הם נדרשים27. השכבה של Al חייב להיות עבה מספיק כדי למנוע חמצון כלשהו (70 nm היא דרישה מינימלית).
התראה: ההליך הבא כרוכה בשימוש ממיסים שונים, אז טיפול נאות יש לנקוט בעת השימוש בהם. אנא השתמש fume ציוד מגן אישי (כפפות, חלוק המעבדה). כדי להבטיח את האיכות של המכשירים התאדו, מומלץ כי כל ההליך מתבצע בסביבה נקייה (כגון חדר נקי ו/או עם הכפפות). חייבים להתייעץ עם גליונות נתונים בטיחות לפני השימוש של כל ציוד/חומרים.
1. איטו המתבנת
2. המצע ניקוי
3. הכנת תא התאיידות
4. התאדות של השכבות אורגני
הערה: עבור כל אורגניקס, לא יעלה על שיעור האידוי Å 2/s כתוצאות זה חספוס מוגברת, ירידה אחידות השכבות. עד לנקודה מסויימת, זה עלול לגרום פליטות לא אחידה ומכנסיים קצרים אפילו.
5. OLED כימוס
הערה: סעיף זה אינה חובה לניתוח של OLEDs אף היא מומלצת מאוד. לאבטחת האיכות שלהם, זה גם חשוב כי סעיף זה מתבצע בסביבה מבוקרת.
6. אפיון OLED
הנתונים המוצגים באיור 3 הוא דוגמה טובה של המידע שונים ניתן לקבל על ידי הניתוח של סוג זה של OLEDs. מ- איור 3a, המתח מדליק (מתח שבו הגלאי מתחיל גילוי אור על המכשיר) יכול להיקבע. במקרה זה, זה המכשיר (פ') השפלה עקב מתח גבוה נתפסת כאשר זוהר פוחתת באופן משמעותי (בסביבות 13 החמישי) 4. השפלה מתרחשת כאשר נושאות מוזרק לתוך המכשיר מגיבים עם השכבות אורגני וכתוצאה מכך שבירת קשרים ומולקולות. כמו כן, מתח חשמלי יכול להיות משויך התקן השפלה. זוהר מרבי של המכשיר הזה הוא סביב 17000 cd/m2. איור 3b, מרבי E.Q.E. (סביב 7%) ו רול-off, מדד היציבות מכשיר חשמלי, נקבעות. גליל-off של התקן גם מוגדר הירידה יעילות עם זרם דרכו. כדי להשוות את רול-off של התקנים שונים, הערכים של EQE-זוהר סטנדרטי של 100 ו- 1000 cd/m2 ניתנות בדרך כלל6. במקרה זה, 6.1 ל- 5.5%, בהתאמה אשר מייצגת ירידה של 9% ו-20% והערך המירבי שלו. זה מייצג של רול-off המסכן. ערכים טובים צריך להיות בין 0 ל- 5% עד רמות גבוהות של זוהר. הערכים האחרים של יעילות מוצגים באיור 3 c, כאמצעי השוואה עם סוגים דומים של התקנים אחרים. בסופו של דבר, EL מוצג שדורג 573 nm, פליטה ירוק-צהוב טיפוסי (הבלעה של דמות תלת-ממד). EL-מתחים שונים יכולים לעזור לתת תובנות יציבות אופטי קרי, שבו מתקיים הפליטה. במקרה זה, כמו זה לכאורה לא משתנה עם המתח יישומית, ניתן להניח שהתקן שטיחות יציב. בדיקת CIE של קואורדינטות (שיבוץ של איור 3b עם מתח היא דרך נוספת למדוד את היציבות אופטי.
איור 1: תרשים המכיל את כל השלבים מיוצגים בפרוטוקול זה. כל שכבות אורגני, LiF הם התאדו באמצעות מסיכת א לאחר metallization (אידוי של אלומיניום), שתי קבוצות של התקנים ניתן להפיק באמצעות מסיכת ב': אחד עם 2 x 4 ס מ2 ועוד עם 4 x 4 ס מ2. המתח יחולו בין קריטון (אנודת: +) ואלומיניום (קטודה:-), זרם תימדד. חתך רוחב של מבנה המכשיר מוצג גם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2:) תרשים של הטמפרטורה הנמוכה אורגני (שחור) ומקורות אורגניים בטמפרטורה גבוהה (כחול) כדי להיות ממוקם בבית הבליעה ואקום. לכל חומר יש לשים בתוך המקור שצוין עם מספר חימום ספציפי עבור התוכנה כפי שהם היו בעבר אופטימיזציה עבור כל החומר הנדון. ב) חיישנים QCM מסודרים ברחבי החדר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3:) J-V-L, ב') EQE-J, c) ƞP-V-ƞL, d) EL-λ-מתחים שונים עבור ההתקן במחקר זה. שינוי קואורדינטות CIE עם מתח מוצג בצד שיבוץ של b) בעוד תמונה של המכשיר מוצג על שיבוץ של d). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
עקומה | x | סולם | y1 | סולם | y2 | סולם |
J-V-L | V | ליניארית | J | יומן | L | יומן |
ȠP-V-ƞL | ȠP | יומן | ȠL | יומן | ||
EQE-J | J | יומן | EQE | יומן | ||
EL-Λ | Λ | ליניארית | EL | ליניארית |
טבלה 1: נחשב מידה הקשורות לאיחוד של אפיון OLEDs ופיתולים.
בפרוטוקול הנוכחי שמטרתו להציג כלי יעיל עבור המתבנת, ייצור, עיטוף, אפיון OLEDs בהתבסס על שכבות פולט-TADF או פולט-exciplex משקל מולקולרי קטן. אידוי תרמי ואקום אורגני מאפשר הפקת סרטים דק (מתוך כמה Å למאות ננומטר) של חומרים אורגניים ואנאורגניים, מסלולים לייצר עבור נושאי המטען אל חלל שממנו שיבוצעו אור. למרות רב-תכליתי, ייצור המכשיר מוגבל למדי את המאייד קרי, מספר מקורות אורגניים ואנאורגניים זמין או את האפשרות של אידוי יותר מפעם אחת באותו הזמן (co - ו tri-evaporations נפוצים מאוד, בפרט TADF התקנים). מערכות מתקדמות עשויה לאפשר האידוי של יותר מ-3 מקורות בו זמנית, אשר עשויה להיות שימושית עבור יישומים כגון לבן-OLEDs28 עבור תצוגות של תאורה כללית. יחד עם זאת, חייבים להתקיים פשרה בין מורכבות ההתקן ואת הביצועים שלו. Multifunctionality של הליך אידוי זה מאפשר גם עושה מחקרים שונים מעבר לזה לעבוד. אלה כוללים את ההשפעות של עובי השכבה, ריכוז dopant, פונקציונליות שכבה או אפילו ללמוד את mobilities הטבועה של שכבות חדשות. שליטה טובה על שיעור של יחיד, שיתוף המתאיידים שכבות חיוני גם כיוון זה מאפשר היווצרות של סרטים אחיד עם הקצבה מדויק ומבוקר.
מומלץ כי כל השלבים של פרוטוקול זה נעשים בסביבה מבוקרת, וחשוב לצורך כימוס, בתוך הכפפות כדי למנוע כל השפלה קשורים אמביינט. לבסוף, כדור שילוב הוא מוזמן כפי שהיא מספקת עבור ניתוח מפורט יותר חשמלית, אופטי. עם המוח הזה, כל השלבים של מבוא תיאורטי ייצור ואפיון של OLEDs מבוססי TADF הוצגו ב פרוטוקול זה סימון כל אלה שלבים שונים ומאפשר הייצור של התקנים יציב, כאשר אנקפסולציה, יכול להימשך עבור פרקי זמן גדולים.
המחברים אין לחשוף.
המחברים רוצה להכיר "פרויקט Excilight" איזה מימון שהתקבלו H2020-MSCA-ITN-2015/674990.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine | NPB | Sigma Aldrich | 556696 |
4,4′-Bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl | CBP | Sigma Aldrich | 699195 |
2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) | TPBi | Sigma Aldrich | 806781 |
Lithium Floride 99.995% | LiF | Sigma Aldrich | 669431 |
Aluminum 99.999% | Al | Alfa Aesar | 14445 |
Acetone 99.9% | Acetone | Sigma Aldrich | 439126 |
Isopropyl alcohol 99.9 % | IPA | Sigma Aldrich | 675431 |
Photoresist | DOW Electronic Materials | Microposit S1813 | |
Developer | DOW Electronic Materials | Microposit 351 | |
Hydrochloric acid 37% | HCl | Sigma Aldrich | 435570 |
Nitric acid 70% | HNO3 | Sigma Aldrich | 258113 |
Encapsulation resin | Delo | Kationbond GE680 | |
Encapsulation square glass 15x15mm | Agar | AGL46s15-4 | |
ITO | Naranjo Substrates | Custom made |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved