Name: development of efficient oleds from solution deposition
Uploaded: 2022-11-04T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition at JoVE.com

Yazarlar, Avrupa Birliği'nin Horizon 2020 araştırma ve inovasyon programından 674990 sayılı Marie Sklodowska-Curie hibe anlaşması kapsamındaki "EXCILIGHT" Projesini kabul etmek istiyor. Bu çalışma aynı zamanda FCT/MEC aracılığıyla ulusal fonlarla finanse edilen i3N, UIDB/50025/2020 & UIDP/50025/2020 projesi kapsamında geliştirilmiştir.

DİKKAT: Aşağıdaki adımlar farklı çözücülerin ve organik malzemelerin kullanımını içerir, bu nedenle kullanım sırasında uygun özen gösterilmelidir. Duman başlığını ve laboratuvar gözlükleri, yüz maskeleri, eldivenler ve laboratuvar önlükleri gibi koruyucu ekipmanları kullanın. Malzemelerin tartılması, yüksek hassasiyetli bir terazi makinesi kullanılarak hassas bir şekilde yapılmalıdır. Substratların temizliğini, ince filmlerin çözelti birikimini ve buharlaşmayı sağlamak için,...

Basit bir cihaz yapısında verimli bir OLED üretmek için burada kullanılan protokol nispeten basittir. Elektriksel hareketlilik sadece bir cihaz katmanının malzeme bileşimi ile modüle edilmekle kalmaz, aynı zamanda kritik olarak film morfolojisine de bağlıdır. Çözeltilerin hazırlanması ve uygun bir çözücü ve konsantrasyon seçimi önemlidir. Nanometrik ölçekte tam çözünürlük anlamına gelen hiçbir malzeme agregasyonu meydana gelemez. Çözeltinin viskozitesini gözlemlemek de önemlidir. Yüks...

Günlük hayatta kullanılan organik elektronikteki artış eşsiz bir gerçeklik haline gelmiştir. Birkaç organik elektronik uygulama arasında, OLED'ler belki de en çekici olanıdır. Görüntü kalitesi, çözünürlüğü ve renk saflığı, OLED'leri ekranlar için birincil seçenek haline getirmiştir. Ayrıca, son derece ince, esnek, hafif ve kolay renk ayarlanabilir OLED'lerde geniş alan emisyonu elde etme olasılığının aydınlatmada uygulamaları vardır. Bununla birlikte, geniş alan yayıcılarda üretim süreciyle ilgili bazı teknolojik sorunlar, daha fazla uygulamayı ertelemiştir.
Düşük uygulanan voltajlarda çalışan ilk OLED1 ile, düşük harici kuantum verimliliği (EQE) ile birlikte katı hal aydınlatması için yeni paradigmalar tasarlanmıştır. OLED EQE, yayılan fotonların (ışık) enjekte edilen elektrik taşıyıcılarına (elektrik akımı) oranı ile elde edilir. Beklenen maksimum EQE için basit bir teorik tahmin, x ηint 2'η eşittir . İç verimlilik (η int), ηint  = γ x x <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61071/61071eq01.jpg" style="margin: auto;"> Φ PL ile yaklaştırılabilir, burada γ yük dengesi faktörüne karşılık gelir, ΦPL fotolüminesans kuantum verimidir (PLQY) ve <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61071/61071eq01.jpg" style="margin: auto;"> yayıcı eksiton (elektron deliği çifti) üretiminin verimliliğidir. Son olarak, η çıkış verimliliği2'dir. Dışa bağlama dikkate alınmazsa, dikkat üç konuya odaklanır: (1) malzemenin ışıltılı olarak yeniden birleşen eksitonlar oluşturmada ne kadar verimli olduğu, (2) yayıcı katmanların ne kadar verimli olduğu ve (3) cihaz yapısının iyi dengelenmiş bir elektrik sistemini teşvik etmede ne kadar verimli olduğu3.
Tamamen floresan organik bir yayıcı, sadece% 25 dahili kuantum verimliliğine (IQE) sahiptir. Spin kurallarına göre, üçlüden singlet'a (T→S) ışınımsal geçiş yasaktır4. Bu nedenle, uyarılmış elektrik taşıyıcılarının% 75'i fotonların emisyonuna katkıda bulunmaz5. Bu sorun ilk olarak organik yayıcı fosforesans OLED'lerinde geçiş metalleri kullanılarak aşıldı 6,7,8,9,10, IQE'nin% 100'e yakın olduğu bildirildi 11,12,13,14,15,16 . Bunun nedeni, organik bileşik ve ağır geçiş metali arasındaki spin-orbit bağlantısıdır. Bu tür yayıcılardaki dezavantaj, yüksek maliyetleri ve zayıf stabiliteleridir. Son zamanlarda, Adachi17,18 tarafından uyarılmış üçlü ve singlet durumları (∆EST) arasında düşük enerjili ayrılığa sahip saf bir organik bileşiğin kimyasal sentezi hakkındaki raporlar yeni bir çerçeveye yol açmıştır. Yeni19 olmasa da, TADF sürecinin OLED'lerde başarılı bir şekilde kullanılması, geçiş metali kompleksleri kullanmadan yüksek verimlilik elde etmeyi mümkün kılmıştır.
Bu tür metalsiz organik yayıcılarda, üçlü durumdaki uyarılmış taşıyıcıların singlet durumuna geçme olasılığı yüksektir; bu nedenle, IQE teorik sınırı% 100 5,20,21,22'ye ulaşabilir. Bu TADF malzemeleri, ışınımsal olarak yeniden birleşebilen eksitonlar sağlar. Bununla birlikte, bu yayıcılar, bir ev sahibi-misafir konseptinde 3,20,21,23,24 emisyon söndürmesini önlemek için bir matris konağında dağılma gerektirir. Ek olarak, verimliliği ev sahibinin (organik matris) misafir (TADF) malzemesine nasıl tahsis edildiğine bağlıdır25. Ayrıca, elektriksel olarak dengeli bir cihaz elde etmek için cihaz yapısını (yani ince katmanlar, malzemeler ve kalınlık) idealize etmek gerekir (kaybı önlemek için delikler ve elektronlar arasındaki denge)26. Elektrik dengeli bir cihaz için en iyi ev sahibi-misafir sistemini elde etmek, EQE'yi artırmak için esastır. TADF tabanlı sistemlerde, EML'deki elektriksel taşıyıcı hareketliliklerinde kolayca ayarlanamayan değişiklikler nedeniyle bu basit değildir.
TADF yayıcılarla,% 20'den büyük EQE değerlerinin elde edilmesi kolaydır26,27,28,29. Bununla birlikte, cihaz yapısı tipik olarak üç ila beş organik katmandan oluşur (sırasıyla delik taşıma / blokaj ve elektron taşıma / bloke etme katmanları, HTL / HBL ve ETL / EBL). Ek olarak, maliyeti yüksek, teknolojik olarak karmaşık ve neredeyse sadece ekran uygulamaları için termal bir buharlaştırma işlemi kullanılarak üretilmiştir. HOMO (en yüksek işgal edilmiş moleküler orbital) ve LUMO (en düşük boş moleküler orbital) seviyelerine, taşıyıcıların elektriksel hareketliliğine ve kalınlığına bağlı olarak, her katman elektrik taşıyıcılarını enjekte edebilir, taşıyabilir ve bloke edebilir ve yayıcı tabakada (EML) rekombinasyonu garanti edebilir.
Cihaz karmaşıklığını azaltmak (örneğin, basit, iki katmanlı bir yapı) genellikle EQE'nin gözle görülür bir şekilde azalmasına, bazen %5'in altına düşmesine neden olur. Bu, EML'deki farklı elektron ve delik hareketliliği nedeniyle olur ve cihaz elektriksel olarak dengesiz hale gelir. Böylece, eksiton oluşturmanın yüksek verimliliği yerine, EML'deki emisyon verimliliği düşük olur. Ayrıca, yüksek uygulanan voltajda yüksek eksiton konsantrasyonu ve uzun uyarılmış ömürler 24,30,31 nedeniyle parlaklık arttıkça EQE'nin güçlü bir şekilde azalmasıyla gözle görülür bir yuvarlanma meydana gelir. Bu tür sorunların üstesinden gelmek, yayıcı tabakanın elektriksel özelliklerini manipüle etmek için güçlü bir yetenek gerektirir. Çözelti biriktirilmiş yöntemleri kullanan basit bir OLED mimarisi için, EML'nin elektriksel özellikleri çözelti hazırlama ve biriktirme parametreleri32 ile ayarlanabilir.
Organik bazlı cihazlar için çözelti biriktirme yöntemleri daha önce kullanılmış31. OLED üretimi, termal buharlaşma işlemine kıyasla, basitleştirilmiş yapıları, düşük maliyetleri ve geniş alan üretimi nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Geçiş metali kompleksleri OLED'lerde yüksek başarı ile asıl amaç, yayma alanını arttırmak, ancak cihaz yapısını mümkün olduğunca basit tutmaktır33. Roll-to-roll (R2R)34,35,36, inkjet baskı37,38,39 ve slot-die40 gibi yöntemler, OLED'lerin çok katmanlı imalatında başarıyla uygulanmıştır ki bu da olası bir endüstriyel yaklaşımdır.
Cihaz mimarisinin basitleştirilmesi için iyi bir seçim görevi gören organik katmanlar için çözelti biriktirme yöntemlerine rağmen, istenen tüm malzemeler kolayca biriktirilemez. İki tür malzeme kullanılır: küçük moleküller ve polimerler. Çözelti biriktirme yöntemlerinde, küçük moleküllerin zayıf ince film homojenliği, kristalleşme ve stabilite gibi bazı dezavantajları vardır. Bu nedenle, polimerler çoğunlukla düşük yüzey pürüzlülüğüne ve büyük, esnek substratlara sahip düzgün ince filmler oluşturma kabiliyeti nedeniyle kullanılır. Ayrıca, malzemeler uygun çözücüde (esas olarak kloroform, klorobenzen, diklorobenzen vb. Organik olanlar), suda veya alkol türevlerinde iyi çözünürlüğe sahip olmalıdır.
Çözünürlük probleminin yanı sıra, bir katmanda kullanılan bir çözücünün önceki katman için bir çözücü gibi davranmaması gerektiğini garanti etmek gerekir. Bu, ıslak işlemle biriktirilen çok katmanlı bir yapıya izin verir; ancak, sınırlamalar vardır41. En tipik cihaz yapısı, bazı çözelti biriktirilmiş katmanları (yani, yayan katmanı) ve bir termal olarak buharlaştırılmış katmanı (ETL) kullanır. Ek olarak, ince film homojenliği ve morfolojisi, biriktirme yöntemlerine ve parametrelerine büyük ölçüde bağlıdır. Bu katmanlardan elektrik yükü taşınması tamamen bu morfoloji tarafından yönetilir. Bununla birlikte, istenen nihai cihaz ile üretim sürecinin uygunlukları arasında bir denge makul bir şekilde kurulmalıdır. Biriktirme parametrelerini ayarlamak, zaman alıcı bir iş olmasına rağmen başarının anahtarıdır. Örneğin, spin kaplama basit bir teknik değildir. Basit görünse de, ince film oluşumunun, eğirme substratının üstündeki bir çözeltiden dikkat gerektiren birkaç yönü vardır.
Film kalınlığı optimizasyonu, eğirme hızının manipülasyonu ve zamanın (kalınlık her iki parametrenin üstel bir bozunmasıdır) yanı sıra, deneycinin eylemleri de iyi sonuçlar elde etmek için ayarlanmalıdır. Doğru parametreler ayrıca çözelti viskozitesine, biriktirme alanına ve alt tabaka üzerindeki çözeltinin ıslanabilirliğine/temas açısına da bağlıdır. Benzersiz parametre kümeleri yoktur. Sadece çözeltiye/substrata özel ayarlamalar içeren temel varsayımlar istenen sonuçları verir. Ayrıca, katman moleküler konformasyonuna ve morfolojisine bağlı elektriksel özellikler, burada açıklanan protokol izlenerek istenen sonuçlar için optimize edilebilir. Tamamlandığında, süreç basit ve uygulanabilir.
Bununla birlikte, cihaz yapısının karmaşıklığını azaltmak, maksimum EQE düşüşüne yol açar; Bununla birlikte, verimlilik ve parlaklık açısından bir uzlaşma sağlanabilir. Böyle bir uzlaşma pratik uygulamalara izin verdiğinden, basit, geniş bir alan uyumlu ve düşük maliyetli bir sürecin fazlası gerçeğe dönüşebilir. Bu makalede, bu gereksinimler ve gerekli sorunları ele almak için bir tarifin nasıl geliştirileceği açıklanmaktadır.
Protokol, EML'ye karşılık gelen PVK [poli (N-vinilkarbazol)] ve OXD-7 [1,3-Bis [2-(4-tert-bütilfenil)-1,3,4-oksadiazo-5-il]benzen] tarafından oluşturulan bir konakçı matrisinde konuk olarak yeşil bir TADF yayıcı 2PXZ-OXD [2,5-bis (4-tert-bütilfenil)-1,3,4-oksadiazo-5-il]benzen] üzerine odaklanmaktadır. TmPyPb [1,3,5-Tri(m-piridin-3-ilfenil)benzen] elektron taşıma tabakası (ETL) kullanılır. Hem anotun hem de katodun çalışma fonksiyonları optimize edilmiştir. Anot, yüksek iletken polimer PEDOT: PSS [poli (3,4-etilendioksitiyofen)-poli (stirensülfonat)] ile ITO'dan (indiyum kalay oksit) oluşur ve katot çift kat alüminyum ve LiF'den (lityum florür) oluşur.
Son olarak, hem PEDOT: PSS hem de EML (PVK: OXD-7: 2PXZ-OXD) spin kaplama ile biriktirilirken, TmPyPb, LiF ve Al termal olarak buharlaştırılır. PEDOT: PSS'nin iletken metal benzeri doğası göz önüne alındığında, cihaz mümkün olan en basit yapıda tipik bir "iki organik katman" dır. EML'de, TADF misafiri (ağırlıkça% 10), PVK0.6 + OXD-70.4'ten oluşan ev sahibine (ağırlıkça% 90) dağılmıştır.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:999px;" width="998">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">2PXZ-OXD (2,5-bis(4-(10H-phenoxazin-10-yl)phenyl)-1,3,4-oxadiazole)</td>
			<td style="width:207px;">Lumtec ltd</td>
			<td style="width:119px;">1447998-13-1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Aluminum (99.999%)</td>
			<td style="width:207px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">7429-90-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Acetone (99.9%)</td>
			<td style="width:207px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">67-64-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Hellmanex</td>
			<td style="width:207px;">Ossila</td>
			<td style="width:119px;">7778-53-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Isopropyl alcohol</td>
			<td style="width:207px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">67-63-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">ITO patterned substrates</td>
			<td style="width:207px;">Ossila</td>
			<td style="width:119px;">65997-17-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Lithium Fluoride (99.99%)</td>
			<td style="width:207px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">7789-24-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">OXD-7 (1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene)</td>
			<td style="width:207px;">Ossila</td>
			<td style="width:119px;">138372-67-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PEDOT: PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)</td>
			<td style="width:207px;">Ossila</td>
			<td style="width:119px;">155090-83-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">PVK (Polyvinlycarbazole) (average Mn 25,000-50,000)</td>
			<td style="width:207px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">25067-59-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">TmPyPb (1,3,5-Tri(m-pyridin-3-ylphenyl)benzene)</td>
			<td style="width:207px;">Ossila</td>
			<td style="width:119px;">138372-67-5</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development of efficient oleds from solution deposition

Termal olarak aktive edilmiş gecikmeli floresan (TADF) konseptine dayanan yüksek verimli organik yayıcıların kullanımı,% 100 dahili kuantum verimliliği nedeniyle ilginçtir. Burada, basit bir cihaz yapısında bir TADF yayıcıya dayanan verimli organik ışık yayan diyotların (OLED'ler) üretimi için bir çözüm biriktirme yöntemi sunulmaktadır. Bu hızlı, düşük maliyetli ve verimli işlem, ana bilgisayar-konuk kavramını izleyen tüm OLED yayıcı katmanları için kullanılabilir. Temel adımlar, daha fazla üreme için gerekli bilgilerle birlikte açıklanmaktadır. Amaç, şu anda çalışılmakta ve geliştirilmekte olan başlıca organik yayıcılar için kolayca uyarlanabilecek genel bir protokol oluşturmaktır.

Şekil 5 , fabrikasyon cihazın ana sonuçlarını göstermektedir. Açma voltajı son derece düşüktü (~ 3 V), bu da iki organik katmanlı bir cihaz için ilginç bir sonuçtur. Maksimum parlaklık, entegre bir küre kullanmadan yaklaşık 8.000 cd /m2 idi. ηc, ηp ve EQE için maksimum değerler sırasıyla 16 cd / A, 10 lm / W ve% 8 civarındaydı. Sonuçlar, bu TADF yayıcı için en iyi değerler olmasa da, çözüm süreci yöntemiyle bu yayıcıyı...

Watch this Scientific Journal Video about Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition at JoVE.com

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

Burada sunulan, düşük yuvarlanma ile verimli, basit, çözelti biriktirilmiş organik ışık yayan diyotların üretimi için bir protokoldür.

Çözüm Biriktirmeden Verimli OLED'lerin Geliştirilmesi

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% ...

Verimli bir şekilde odaklanmak, baskı elektroniğindeki yeni önemli alan, özellikle işletim sistemi için, gerçekten açılış olanakları için Süreç cıvata makinesi konsepti için optimize edilmiştir. Basit cihaz mimarisi ile kullanışlı verimlilikler arasında iyi bir dengede işletim sistemi yağlamasının basitliği, şimdi de büyük bir teknolojik sorundur. Doğru konakçı kavrama metrikleri, bileşim, konsantrasyon, çözücü ve benzeri seçimlerin yanı sıra ana konular üç yöne odaklanabilir: pozisyonu kodlayan spin, çözücü hazırlığı ve elektrik yükünün elektriksel dengesi.Çözelti kalıcı işlemle yağlama basit görünmektedir, çünkü cihaz liflerinde liyakat yüksektir. İmalat sırasında bazı kritik hususların 35 olması gerekir. Ana bilgisayar matrisini hazırlayarak başlayın.Küçük bir şişeye 15 miligram OXD7 ekleyin. Ardından beş miligram PVK ekleyin. Daha sonra başka bir küçük şişeye 10 miligram 2PXZOXDTADF yayıcı ekleyin.Konakçı matrisi ile şişeye iki mililitre klorobenzen ve TADF malzemesi ile şişeye bir mililitre ekleyin. Her iki şişedeki son klorobenzen konsantrasyonu mililitre başına 10 miligram olmalıdır. Çözeltileri, malzemelerin tamamen çözünmesine kadar küçük temizlenmiş manyetik karıştırma çubuklarıyla en az üç saat karıştırın.Solventlerin buharlaşmasını önlemek için şişelerin ilgili kapaklarla güvenli bir şekilde kaplandığından ve organik kimyasal güvenli film ile sıkıca kapatıldığından emin olun. 95 santigrat derecede suda% 1hellmanex çözeltisi içeren ultrasonik bir banyoda önceden desenli Hint kalay oksit veya ITO substratlarını, daha sonra oda sıcaklığında asetona ve daha sonra banyo başına 15 dakika boyunca oda sıcaklığında propanole sırayla temizleyin. Alt tabakaları cımbızla sadece köşede dokunarak tutun.Herhangi bir temizleme çözücüsü kalıntısını gidermek için azot akısı olan substratı deneyin. Daha sonra substratları, ITO filmi yukarı bakacak şekilde beş dakika boyunca UV ozon işlemine maruz bırakın. PEDOT:PSS'yi 0,45 mikrometre poliviniliden florür filtresi ile filtreleyin ve bir mikro pipeti 100 mikrolitre çözelti ile doldurun.Alt tabakayı spin kodlayıcı kamyonun üzerine dikkatlice yerleştirin ve sabitlemek için vakum sistemini etkinleştirin. ITO'yu yüzü yukarı bakacak şekilde döndürün ve alt tabaka alanını mümkün olduğunca ortalayın. Spin kaplamasının parametrelerini 30 saniye boyunca 3.000 RPM'ye ayarlayın.Düşük dönüşte iki ila üç saniyelik bir başlangıç adımı ayarlayın. Mikro pipeti substrata dik tutarak PEDOT:PSS'yi substratın ortasına bırakın ve spin kodlayıcıyı çalıştırın. Spin kodlaması tamamlandıktan sonra, vakumu kapatın ve substratı bir cımbızla çıkarın.Katot etrafındaki fazla birikmiş filmi ve substratın köşe alanlarını gidermek için suya batırılmış küçük pamuklu çubuğu kullanın, merkezi pikselli alana dokunulmadan kalın. PEDOT:PSS çözücüyü çıkarmak için substratı bir fırında veya 120 santigrat derecede bir sıcak plakada 15 dakika boyunca inkübe edin, ardından bir torpido gözüne aktarın ve oda sıcaklığında soğumaya bırakın. Çözümü sürükleyici katmana hazırlamak için, 1,8 mililitre konakçı çözeltiyi ve 0,2 mililitre TADF çözeltisini temiz bir şişede birleştirin.Çözeltiyi 0,1 mikrometre PTFE filtreyle süzün, ardından oda sıcaklığında 15 dakika karıştırmaya bırakın. İkinci çözümü, spin kodlayıcısı 60 saniye boyunca 2.000 RPM'de dönerken yatırmak için daha önce açıklanan prosedürü izleyin. İkinci filmin fazlalığını gidermek için klorobenzene batırılmış bir pamuklu çubuk kullanın.Fazla klorobenzeni tamamen çıkarmak için alt tabakayı torpido gözünün içindeki sıcak bir plakada 30 dakika boyunca 70 santigrat derecede bırakın. Daha sonra oda sıcaklığında soğumaya bırakın. Substratı, filmlerin aşağı baktığından emin olmak için istenen buharlaştırma maskesiyle numune tutucuya yerleştirin.Gerekli potaları ekleyin ve uygun malzemelerle doldurun. Substrat tutucuyu numunelerle birlikte evaporatör numune tutucusuna yerleştirin. Odayı kapatın ve üreticinin belirli evaporatör sistemi için talimatlarına uyduğunuzdan emin olarak aşağı pompalayın.40 nanometrelik bir TNPYPB filmini, daha sonra iki nanometrelik bir lityum florür filmini ve son olarak 100 nanometrelik bir alüminyum filmi buharlaştırın. Fabrikasyon LED'lerin özellikleri burada gösterilmiştir. Açma voltajı son derece düşüktü, yaklaşık 3 volt, iki organik katmanlı bir cihaz için ilginç bir sonuçtu.Maksimum parlaklık, entegre bir küre kullanmadan metrekare başına yaklaşık 8.000 kandela idi. Mevcut verimlilik, güç verimliliği ve harici kuantum verimliliği için maksimum değerler, amper başına yaklaşık 16 kandela, watt başına 10 lümen ve sırasıyla% 8 idi. Cihaz yapısı basitliği ve güvenilirlik verimliliği arasındaki iyi denge, tüm kusurlar olmadan mümkün olan en iyi bilgiyi ortaya koymalıdır Özellikle önemli olan, metaller kavramı, örneğin organik ve inorganik malzemeler gibi farklı parametrelere genişletilebilir.Her ne kadar belirli özelliklere sahip olsak da, ana fikir

development-of-efficient-oleds-from-solution-deposition

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Mühendislik

Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Çatlak kuyularda Çözümüne olarak Çelik Boru Mekanik Genişleme

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

Aerosol Birikimi Kullanarak Kalın Yoğun Yttrium Iron Garnet Filmleri oluşumu

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

Yüksek performanslı Patlayıcılar Araştırma ve Geliştirme

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to neutral gold Au(0) by reducing agents, such as sodium citrate or sodium borohydride. The extension of this method to decorate iron oxide or similar nanoparticles with gold nanoparticles to create multifunctional hybrid Fe2O3-Au nanoparticles is straightforward. This approach yields fairly good control over Au nanoparticle dimensions and loading onto Fe2O3. Additionally, the Au metal size, shape, and loading can easily be tuned by changing experimental parameters (e.g., reactant concentrations, reducing agents, surfactants, etc.). An advantage of this procedure is that the reaction can be done in air or water, and, in principle, is amenable to scaling up. The use of such optically tunable Fe2O3-Au nanoparticles for hyperthermia studies is an attractive option as it capitalizes on plasmonic heating of gold nanoparticles tuned to absorb light strongly in the VIS-NIR region. In addition to its plasmonic effects, nanoscale Au provides a unique surface for interesting chemistries and catalysis. The Fe2O3 material provides additional functionality due to its magnetic property. For example, an external magnetic field could be used to collect and recycle the hybrid Fe2O3-Au nanoparticles after a catalytic experiment, or alternatively, the magnetic Fe2O3 can be used for hyperthermia studies through magnetic heat induction. The photothermal experiment described in this report measures bulk temperature change and nanoparticle solution mass loss as functions of time using infrared thermocouples and a balance, respectively. The ease of sample preparation and the use of readily available equipment are distinct advantages of this technique. A caveat is that these photothermal measurements assess the bulk solution temperature and not the surface of the nanoparticle where the heat is transduced and the temperature is likely to be higher.

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

Çok fonksiyonlu Hibrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli plasmonik Isıtma -Au Nanoparçacıklar

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

Düzgün kalınlığı Ge Elektro Biriktirme<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Ve de<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; Chalcogenide Cam Filmleri

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

CH tek değerlikli katyon doping<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli Perovskit Güneş Pilleri için

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

Eğik açısı ifade kullanarak medya yüksek emici ile Ultra ince renk filmleri imalatı

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...