Method Article
Протокол для производства простых структурированных органических светоизлучающих диодов (OLEDs) представил.
Метод для получения простой и эффективной термически активируемого задержки флуоресценции органических светоизлучающих диодов (OLEDs) на основе гость хост или представлены излучателей донорно акцепторной exciplex. С шаг за шагом процедуры читатели смогут повторить и производить OLED устройств на основе простых органических излучателей. Кучность процедура позволяет создавать персонализированные Индий оксид олова (ITO) форма отображается. Это сопровождается испарением всех слоев, инкапсуляции и характеристику каждого отдельного устройства. Конечной целью является представить процедуру, которая даст возможность повторять информацию, представленную в цитируется публикации, но и с использованием различных химических соединений и структур с целью подготовки эффективных OLEDs.
Органической электроники объединяет все поля из химии к физике, пройдя через материаловедения и инженерных для улучшения текущих технологий к более эффективным и более стабильной структуры, так и устройств. Исходя из этого органических светоизлучающих диодов (OLEDs) — это технология, показал большие усовершенствования за последние несколько лет, как с точки зрения эффективности и стабильности1,2. Отчеты говорят, что индустрии OLED дисплеев может увеличиться от 16 миллиардов долларов в 2016 году до около 40 миллиардов долларов в 2020 году и более чем 50 миллиардов 20263. Он также найти свой путь в общее освещение и Руководитель смонтирован microdisplays для дополненной реальности4. Приложения, такие как органические датчики для биомедицинских приложений является более футуристический приложения на данный момент, учитывая требования для яркости и стабильности5. Эта тенденция подтверждает необходимость для улучшения устройства структуры, которая включает более эффективным молекул меньше за счет природных ресурсов. Лучшего понимания присущего процессов, материалов, используемых для OLEDs также имеет большое значение при проектировании этих.
OLED является многоуровневой органических стека, зажатой между двумя электродами, по крайней мере один из них прозрачные. Каждый слой, предназначенные соответственно для их высокие оккупированных молекулярная орбиталь (HOMO) и низкие незанятых молекулярная орбиталь (ЛЮМО) и их внутренней мобильности, имеет определенную функцию (инъекции, блокады и транспорта) в общем устройстве. Этот механизм основывается на противоположной носителей заряда (электронов и дырок) путешествия через устройство, где они встречаются в определенный слой, перекомбинировать формы экситонов и дезактивации этих экситонов приходит излучение фотонов6. Этот Фотон будет характеристикой слоя, где деактивации принимает место7,8,9. Таким образом до молекулярного дизайна стратегии, различные красного, зеленого и синего излучателей могут синтезируется и применяется в стек. Положить их вместе, белый устройства могут также быть производства10,11. Светоиспускающий слой OLED стека обычно основаны на системе (G-H) гость хост, где гость рассеивается в принимающей чтобы избежать тушения света9 и бок реакции12.
Есть несколько способов, чтобы подтолкнуть молекулы излучают свет, с термически активируемого задержки флуоресценции (TADF) реализовано более недавно13,14,15. TADF допускается для повышения внешней эффективности устройств от 5% типичных флуоресценции излучателя до 30% за счет триплет заготовки через небольшой синглетно триплетного энергии расщепления в процессе называется обратный межсистемным пересечения (rISC). Существует несколько способов для формирования эффективной OLEDs на основе TADF: один из наиболее распространенных в литературе формируется система G-H где эмиссионных состояние одной молекулы по16,17,18. Вторая система использует exciplex излучатель, образуются между донором электрона (D) и электрон акцептора (A) молекулы, которые называют просто донорно акцепторной системы (D-A)15,19,20, 21; Небольшой диапазон TADF материалов и устройств сообщалось, уступая очень высокой внешней квантовой дает14, достигая значений, к примеру, 19% EQE22, четко указав, что весьма эффективного триплет заготовки происходит и что 100 % внутреннего Квантовая эффективность Возможен экспорт. В этих TADF-основе OLEDs Будьте внимательны при выборе правильной хост материала как полярности среды может изменить состояние заряда передачи (CT) от местной взволнован (LE) государства, таким образом, уменьшение TADF механизм. Процедура будет принимать во внимание похож на другие люминесцентные излучатели23. Такие устройства имеют сравнительно простой стек структур, обычно 3-5 органических слоев и без необходимости p-i-n структурой24, что приводит к ультра-низким включения напряжения порядка 2.7 V и максимальной толщиной около 130 Нм для всех органические слои, чтобы гарантировать хороший заряд баланс.
Помимо свойств материалов производство многослойных стеков может быть либо основываться на вакуумные термическое испарение (ВТЭ) или спин покрытие, бывший чаще для малых молекул. Необходимо точно контролировать температуру, давление, окружающей среды, скорость и толщина каждого слоя. Для испуская G-H слои, курсы совместно испарения должны контролироваться для желаемого коэффициенты должны быть получены. Крайне важное значение имеет также очистка субстратов, используемых для OLEDs, которые могут привести к неработающего устройства или неравномерным выбросов на протяжении излучающих пикселей25.
Таким образом эта статья направлена на всех этапах подготовки, производства и характеристика органических устройств и намерена помочь новых специалистов на тщательный протокола для высокой эффективности и равномерность выбросов. Это включает в себя использование DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) как излучающих гость в16,TADF G-H в системе26. Подобные методы могут быть также реализованы для формирования систем exciplex на основе D-A, с помощью DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) в TAPC (4, 4 ' Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- отмеченный) benzenamine])15, где основное различие в процедуре является коэффициент концентрации Эмиссионный слой, но это существенно изменяет характер выбросов (одной молекулы CT выбросов против exciplex CT выбросов). Система G-H, описанный здесь имеет одной молекулы CT излучатель и включает испарения 5 слоев с 3 органических и неорганических материалов 2. Устройство состоит из оксида Индия (ITO) как анод, 40 Нм N,N′-di(1-naphthyl) -N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) отверстие транспортный уровень (HTL), а также всего 20 Нм, 4, 4 ' бис (N - carbazolyl) -1, 1 ' дифенил (УТПО) с 10% DPTZ-DBTO2 как светоиспускающий слой, основанный на системе G-H. 60 Нм 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-бензимидазола) (TPBi) затем используется как уровень переноса электронов (ETL) и 1 Нм Floride лития (LiF) как электронно впрыска слой (ЭМС). 100 Нм алюминия (Al) завершает устройство как катод. На рисунке 1можно найти схему всей процедуры. Толщины organics были выбраны быть похожими на другие устройства, используемые в литературе. Мобильности каждого слоя должны быть тщательно изучены обеспечить хороший перевозчик баланс внутри слоя. Операция LiF основана на туннелирования эффект, т.е., перевозчиков путешествия через туннели Упакованные LiF, обеспечение лучше инъекций в транспортные слои. Это означает, что требуется27тонких слоев (от 0,8 до 1,5 Нм). Слой Аль должен быть достаточно толстым, чтобы предотвратить любой окисления (70 Нм достигается минимальное требование).
Предупреждение: Следующая процедура предполагает использование различных растворителей, поэтому надлежащего необходимо соблюдать осторожность при их использовании. Пожалуйста, используйте дыма и средств индивидуальной защиты (перчатки, лабораторный халат). Для обеспечения качества устройств, испаряется, рекомендуется, что вся процедура делается в чистой среде (например, чистые комнаты и/или бардачком). В спецификациях безопасности должны быть проведены консультации перед использованием каждого оборудования/материалов.
1. Ито патронирования
2. Очистка субстрат
3. Подготовка камеры испарения
4. испарение органических слоев
Примечание: Для всех органических веществ, не превышать скорость испарения 2 Е/с как это результаты увеличения шероховатости и снижение унификации слоев. До определенной точки это может привести к неравномерным выбросов и даже шорты.
5. OLED Инкапсуляция
Примечание: Этот раздел не является обязательным для анализа OLEDs хотя настоятельно рекомендуется. Для обеспечения их качества, важно также, что в этом разделе делается в контролируемой среде.
6. OLED характеристика
Данные, представленные на рисунке 3 является хорошим примером различных информации, которую можно получить путем анализа этого типа OLEDs. Из рис. 3a, включения напряжения (напряжение, при котором детектор начинает обнаружения света на устройстве) может быть определено. В этом случае это 4 V. устройство деградации вследствие высоких напряжений видели когда яркости существенно уменьшается (около 13 V). Деградация происходит, когда перевозчики, вводят в устройство реагирует с органических слоев, что приводит к нарушению облигаций и молекул. Кроме того электрические стресс может быть связано с ухудшением состояния устройства. Максимальная яркость данного устройства составляет около 17000 cd/m2. Рисунок 3b, максимальная E.Q.E. (около 7%) и ролл офф мера устройство электрической стабильности, определяются. Roll офф устройства также определяется как снижение эффективности с тока, протекающего через него. Чтобы сравнить ролл офф различных устройств, значения EQE в стандартной яркости 100 и 1000 кд/м2 обычно даются6. В данном случае, 6.1 и 5,5%, соответственно представляет падение 9% и 20% от ее максимального значения. Это представляет собой бедные ролл офф. Хорошие значения должно быть между 0 и 5% до высокого уровня яркости. Другие значения эффективности приведены на рис. 3 c, как другие средства сравнения с аналогичными типами устройств. Наконец, Эль показано, достигнув 573 Нм, типичный зеленый желтый выбросов (врезные рис. 3d). EL различными напряжениями может помочь, давая понимание оптических стабильности т.е., где проходит выбросов. В этом случае как это казалось бы не меняется с приложенного напряжения, можно предположить, что устройство является оптически stable. Проверка CIE координирует (врезные Рисунок 3b с напряжением является еще одним способом для измерения оптической стабильности.
Рис 1: диаграмма, содержащая все шаги, представленные в настоящем Протоколе. Все органические слои и LiF испаряются с помощью маски а. После металлизации (испарение алюминия) два комплекта устройств могут быть изготовлены с использованием маски B: один с 2 x 4 cm2 и другой с 4 x 4 cm2. Напряжение будет применяться между Ито (анод: +) и алюминия (катод:-) и ток будет оцениваться. Сечение устройства структуры также показано. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2:) Диаграмма органических низкой температуры (черный) и неорганических источников высокой температуры (синий) помещается в вакуумной камере. Каждый материал имеет быть помещены в указанный источник с рядом конкретных отопления для программного обеспечения, как они ранее были оптимизированы для каждого материала. b) QCM датчиков, расположенных по всей камере. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3 :) J-V-L, б) EQE-J, c) ƞP-V-ƞL, d) Эль λ в различных напряжений для устройства в этом исследовании. Показано CIE координаты изменение напряжения на врезные b) в то время как фотография устройства отображается в врезные d). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Кривая | x | Шкала | Y1 | Шкала | У2 | Шкала |
J-V-L | V | линейная | J | Журнал | L | Журнал |
ȠP-V-ƞL | ȠP | Журнал | ȠЛ | Журнал | ||
EQE-J | J | Журнал | EQE | Журнал | ||
ЭЛЬ Λ | Λ | линейная | EL | линейная |
Таблица 1: Считается кривых и связанные масштаба для унификации характеристика OLEDs.
Настоящий Протокол призван представить эффективным инструментом для структурирования, производства, инкапсуляции и характеристика OLEDs, основанный на небольшой молекулярный вес TADF-излучающих или exciplex излучающих слоев. Органических вакуумные термическое испарение позволяет для производства тонких пленок (от нескольких Å сотни Нм) органических и неорганических материалов и продукции для носителей заряда перекомбинировать от которых будет излучаемый свет. Хотя универсальный, производство устройства ограничен довольно испарителя т.е. количество органических и неорганических источников, имеющихся или возможность более чем одного испарения в то же время (co - и tri испарений очень распространены, особенно в TADF устройств). Более продвинутые системы могут позволить испарения более чем 3 источников в то же время, которые могут оказаться полезными для приложений, таких как белый OLEDs28 дисплеев и общего освещения. Тем не менее должны быть выполнены компромисс между сложности устройства и его производительности. Многофункциональность этого испарения процедура также позволяет делать различные исследования, которые выходят за рамки этой работы. Эти включают эффекты толщина слоя, концентрация примеси, слой функциональности или даже изучить присущие подвижности новых слоев. Тонкий контроль над ставки единого и совместно выварочная слои также имеет решающее значение, так как он позволяет для формирования единой фильмов с контролируемой точные пайков.
Рекомендуется, что все шаги настоящего Протокола делаются в контролируемой среде и что более важно для инкапсуляции, внутри бардачком избежать ухудшения окружающей среды соответствующих. Наконец интегрирующей сферы наиболее приветствуется, поскольку он обеспечивает для более детального анализа электрических и оптических. С умом все шаги от Теоретическое введение в производство и характеристика на основе TADF OLEDs были представлены в настоящем Протоколе, выделив все эти различные этапы, позволяя производство стабильного устройства, когда инкапсулированные, может длиться для больших периодов времени.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Авторы хотели бы признать проект «Excilight», который получил финансирование от H2020-МСКА-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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены