Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

ייצור ואפיון של ואקום שהופקדו דיודות פולטות אור אורגני

Published: November 16, 2018 doi: 10.3791/56593
Automatic Translation
1, 1, 1,2,3
1Physics Department, Durham University, 2Faculty of Chemistry, Silesian University of Technology, 3Centre of Polymer and Carbon Materials, Polish Academy of Science

Summary

פרוטוקול לייצור פשוט מובנית אורגני דיודות פולטות אור (OLEDs) מוצג.

Abstract

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.

Introduction

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).

Protocol

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

  1. לכסות בצורה אחידה את תחמוצת בדיל אינדיום (24 x 24mm2, זכוכית מצופים איטו מצעים עם התנגדות גיליון של Ω/ס מ 202 ועובי איטו 100 ננומטר) המצע עם photoresist מסוג p בעזרת פיפטה של. ספין-מעיל זה בקצב 500 סל ד 5 s ואחריו 4000 סל ד עבור 45 s.
  2. Anneal של סובסטרטים על גזייה לפחות 5 דקות ב 95 ° C. פעולה זו תבטיח כי כל הממס הנותרים מתאדה בהפקת סרט אחיד.
  3. מניחים את המסכה עם רצועות 4 מ מ (או התבנית הרצויה) המצע איטו מצופים להתנגד. חושפים את מנורת nm UV 8 W 365 50 s.
  4. למקם את המצע איטו הפתרון מפתח (מפתח ה 1: 2 חלקים מים (DI) יונים) 60 s.
  5. בזהירות לשטוף את המצע של בערך 10 s עם בקבוק לשטיפת המכיל מים DI, מחזיק את המצע עם פינצטה. יבש את המים הנותרים עם רובה אוויר.
  6. לחמם את המצע איטו על פלטת הבישול ב 95 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות לפחות.
  7. הסר את photoresist הקצוות של סובסטרט, בין הפסים באמצעות מקלון צמר גפן ספוג עם אצטון.
  8. להסיר את איטו בעזרת תערובת של חומצת מלח, חומצה חנקתית (20:1 v/v), השאר אותה למשך 5 דקות בטמפרטורת החדר.
  9. לשטוף עם מים DI עבור 10 s והסר שאר photoresist עם אצטון.

2. המצע ניקוי

  1. קח שני מצעים איטו בדוגמת, לשטוף במשך כ 10 s עם אצטון ולנגב עם שאינו נקבובי גיליונות של נייר או יבש עם אקדח חנקן.
  2. באופן מלא באמצעות פינצטה, להטביע את סובסטרטים לתוך מיכל עם אצטון. להכניס את זה באמבט אולטרא (320 W, 37 kHz) למשך 15 דקות.
  3. עכשיו להטביע את סובסטרטים לתוך מיכל עם אלכוהול איזופרופיל (IPA, 2-פרופנול). לשים את המיכל באמבט אולטראסוני למשך עוד 15 דקות.
  4. להסיר את המכולה האמבט אולטראסוניות, ולאחר מכן את סובסטרטים מהאמבטיה IPA ויבש עם אקדח חנקן. מבחינה ויזואלית לפקח על מצעים כדי לראות אם אין שאריות מוצק או כתמים. אם יש, חזור מנקודת 2.1.
  5. פתח את זרימת במיכל החמצן לקצב של 50 יחידות. להשתמש של חמצן פלזמה מנקה (100 W, 40 קילו-הרץ) כדי לנקות את איטו סובסטרטים במשך 6 דקות זרם חמצן 2.5 L/h להיות בטוח קריטון פניהם כלפי מעלה.
  6. הסר את סובסטרטים מן החדר פלזמה וחבר אותם בעל המצע. מסכות שני ישמש: (א) עבור האידוי של כל השכבות אורגני, (ב) האידוי של אלומיניום (איור 1). על פשטות, פרוטוקול זה, מסיכת A מחובר למחזיק המצע

3. הכנת תא התאיידות

  1. הכנס את המצע מחזיק, מסכת א, מסכת B, אל החדר אידוי. בהתאם לסוג של מערכת אידוי, מקום בעל המצע עם מסיכת A על המדף התצהיר ומסיכת B על מדף 1.
  2. הוסף אבקה אורגנית של כל החומרים שונים המשמשים עבור התקן זה של תחמוצת אלומיניום שונים כורי היתוך מוודא שהשטח מכוסה על-ידי אותו. במקרה זה, הוסף NPB, DPTZ-DBTO2, CBP, TPBi ל 4 מ"ל שונים אלומיניום אוקסיד כורי היתוך. להוסיף LiF אחד מ ל כור, אלומיניום (Al) חתיכות ב כור היתוך בטמפרטורה גבוהה מ ל חצי מלא ניטריד בורון.
  3. קח בחשבון את מיקום כור אורגני עם חיישן קריסטל קוורץ Microbalance (QCM) בהתאמה, אשר ייתן את הערך האמיתי של עובי. עבור מערכת D-A ו- G-H evaporations, תהליך אידוי שותף צריך להיעשות. לכן, כדי לשלוט בתהליך אידוי שיתוף, DPTZ-DBTO2 ו- CBP (TADF OLED) או DtBuCz-DBTO2 והן TAPC (Exciplex OLED) צריך להיות נשלט על ידי QCMs שונים. במקרה זה, העמדות של תרכובות המתאימים מוצגים באיור2.
  4. סגור את התא, ליזום הליך ואקום (המכונה גם שאיבה למטה). לחכות הלחץ P < 1·10-5 mbar להתחיל האידוי.

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.

  1. להפוך על זרם המים לספק קירור מספקת של היסודות.
  2. הפעל את הסיבוב המצע, ב 10 סיבובים לכל מין (סל ד), כדי להבטיח בתצהיר של שכבות אחיד.
  3. מראש בחום המכשפות NPB על ידי מיתוג-בבקר החום של המערכת הפתוחה שלו ' תריס. ניתן לבצע זאת באמצעות התוכנה VTE העומדים לרשות המשתמש. להתחיל האידוי (תריס פתוח פיקדון) כאשר הקצב יתייצב ב Evaporate Å/ס בסביבות 1 שכבה עבה 40 ננומטר, לסגור את התריס, המתן עד המכשפות מתקררת כדי להתחיל בתהליך הבא.
  4. באופן דומה כדי להצביע 4.3., מחממים את CBP, DPTZ-DBTO2 ולפתוח את תריסי אידוי שיתוף. בהתאם הריכוז הסופי של השכבה, להשתמש תעריפים שונים של תרכובות.
    1. עבור 10% שכבת emissive מתחילים האידוי כאשר הקצב יבסס Å בסביבות 2.0/s עבור CBP, 0.22 Å s עבור DPTZ-DBTO2. פתח הפקדת תריס כאשר הקצב מושגת.
    2. להתאדות 20 ננומטר בעובי שכבה המכילה 18 nm של CBP ו-2 nm של DPTZ-DBTO2, לסגור את התריס, לחכות עד המכשפות מתקררת כדי להתחיל בתהליך הבא.
  5. מחממים מראש את TPBi ופתח שלו צמצם. להתחיל האידוי (תריס פתוח פיקדון) כאשר הקצב יתייצב בסביבות 1 Evaporate Å/ס' 60 ננומטר עובי בשכבת, לסגור את התריס, לחכות עד המכשפות מתקררת כדי להתחיל בתהליך הבא.
  6. מראש בחום את LiF, תתחיל האידוי (תריס פתוח אידוי) כאשר הקצב מייצבת בå בסביבות 0.2/s. לא יעלה על שיעור האידוי של 0.5 Å/ס להתאדות 1 ננומטר בעובי השכבה, לסגור את התריס, המתן עד המכשפות מתקררת כדי להתחיל תהליך הבא.
  7. לבטל את הסיבוב המצע.
  8. להחליף את המסכה A בעל המצע עם מסכה B. במידת הצורך, וונט תא התאיידות. אם פרקו, בטח שאוב התא למטה לפני המשך ההליך. ב פרוטוקול זה, מסיכת A מושם על גבי מסיכת B.
  9. להפוך על הסיבוב המצע, קרי, סל ד 10.
  10. מראש בחום מלאכותית, תתחיל האידוי (תריס פתוח פיקדון) כאשר הקצב מייצבת בå בסביבות 1/s. לא יעלה על שיעור האידוי של 2 Evaporate Å/ס' 100 ננומטר בעובי השכבה, לסגור את התריס, חכי עד המכשפות יירגע
  11. וונט ופתח את התא. הסר את המחזיק המצע עם התקנים הופקדו.
    הערה: לאחר התאדו, 4 פיקסלים מתקבלת בעזרת בשני גדלים שונים כפי שמוצג באיור1: 2 x 4 ו- 4 x 4 ס מ2. פעולה זו מבטיחה יש הפארמצבטית כאשר upscaling המכשירים. הרמה של פגמים יכולים גם להיות גלוי יותר פיקסלים גדול יותר11.

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.

  1. הסר את סובסטרטים המחזיק המצע. למקם אותם על גבי שלב אנקפסולציה עם הסרטים המתאיידים פונה קדימה.
  2. להכין השרף כלים צינור ופיזור. בורג עצה נכונה לצד אחד של הצינור, אקדח לחץ לצד השני של הצינור.
  3. הפעילו לחץ עם האקדח כדי לפזר את השרף. לצייר ריבועים המערבות כל הפיקסלים המתאיידים (איור 2).
  4. המקום זכוכית כימוס על כל ריבוע של שרף.
  5. UV-קיור מצעים עם שרף, כימוס זכוכית עבור זמן רב ככל הנדרש על-ידי היצרן שרף.

6. אפיון OLED

  1. במידת הצורך, לנקות את הדרגה איטו אינו מכוסה על ידי הזכוכית אנקפסולציה עם קיסם באמצעות אצטון או IPA כדי להסיר את כל חומר אורגני שהופקדו לפני התחברות להפעלת יחידת מדידה. זה יבטיח כי איש קשר ohmic טוב בין מדידת מערכת ואלקטרודות מושגת.
  2. כיילו את המדידה OLED בהתאם לסטנדרטים NIST באמצעות מנורת מכוילת מראש.
  3. המקום OLED בתחום שילוב, מוודא שאנשי הקשר ממוקמים בצורה נכונה (איור 1). לאשר כי אנודת (+) בין הקתודה (-) מחוברים הידיות איטו ואל, בהתאמה. קרוב לספרה שילוב.
  4. למדוד את עקומת-V של המכשיר ואת הזוהר שהושג ספקטרום הפליטה-מתחים שונים.
    1. החל מתח בין שני המסופים, למדוד את הפלט הנוכחי. מד זוהר מודד את הפלט בהירות.
    2. באמצעות תוכנה ואת גודל פיקסל הנכון, לחשב את צפיפות זרם (J), יעילות קוונטית חיצוניים (EQE), כוח, דיבל יעילות, מוליכות חשמלית, הארה יעילות (ƞP), יעילות הנוכחית (ƞL) זוהר (L), ועדת הבינלאומית דה L'Eclairage (CIE) מרכזת. מידע נוסף על ערכים אלה ניתן למצוא התייחסות15.
  5. מגרש J-V-L, EQE-ג'י, ƞP- V-ƞ...L, EL-λ-מתחים שונים לנתח את הנתונים. ניתן לבצע זאת באמצעות תוכנת עיבוד נתונים. עבור הבנה טובה יותר, השתמש בטבלה הבאה כהפניה על התוויית.

Representative Results

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.

Figure 1
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.

Figure 2
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.

Figure 3
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.

Discussion

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.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים רוצה להכיר "פרויקט Excilight" איזה מימון שהתקבלו H2020-MSCA-ITN-2015/674990.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tang, C. W., VanSlyke, S. A. Organic electroluminescent diodes. Applied Physics Letters. 51, 913-915 (1987).
  2. Shin, H., et al. Sky-Blue Phosphorescent OLEDs with 34.1% External Quantum Efficiency Using a Low Refractive Index Electron Transporting Layer. Advanced Materials. , 1-6 (2016).
  3. Tremblay, J. -F. The rise of OLED displays. C&EN. , Available from: http://cen.acs.org/articles/94/i28/rise-OLED-displays.html (2016).
  4. Bardsley, N., et al. Solid-State Lighting R&D Plan. , (2016).
  5. Richter, B., Vogel, U., Herold, R., Fehse, K., Brenner, S., Kroker, L., Baumgarten, J. Bidirectional OLED Microdisplay: Combining Display and Image Sensor Functionality into a Monolithic CMOS chip. IEEE. 314, (2011).
  6. Sa Pereira, D., Data, P., Monkman, A. P. Methods of Analysis of Organic Light Emitting Diodes. Display and Imaging. 2, 323-337 (2017).
  7. Lin, T. -A., et al. Sky-Blue Organic Light Emitting Diode with 37% External Quantum Efficiency Using Thermally Activated Delayed Fluorescence from Spiroacridine-Triazine Hybrid. Advanced Materials. , (2016).
  8. Dos Santos, P. L., Ward, J. S., Bryce, M. R., Monkman, A. P. Using Guest-Host Interactions to Optimize the Efficiency of TADF OLEDs. Journal of Physical Chemistry Letters. 7, 3341-3346 (2016).
  9. Jou, J. -H., Kumar, S., Agrawal, A., Li, T. -H., Sahoo, S. Approaches for fabricating high efficiency organic light emitting diodes. Journal of Materials Chemistry. C. 3, 2974-3002 (2015).
  10. de Sa Pereira, D., et al. An optical and electrical study of full thermally activated delayed fluorescent white organic light-emitting diodes. Scientific Reports. 7, (2017).
  11. Pereira, D., Pinto, A., California, A., Gomes, J., Pereira, L. Control of a White Organic Light Emitting Diode's emission parameters using a single doped RGB active layer. Materials Science and Engineering: B. 211, 156-165 (2016).
  12. Data, P., et al. Evidence for Solid State Electrochemical Degradation Within a Small Molecule OLED. Electrochimica Acta. 184, 86-93 (2015).
  13. Uoyama, H., Goushi, K., Shizu, K., Nomura, H., Adachi, C. Highly efficient organic light-emitting diodes from delayed fluorescence. Nature. 492, 234-238 (2012).
  14. Goushi, K., Yoshida, K., Sato, K., Adachi, C. Organic light-emitting diodes employing efficient reverse intersystem crossing for triplet-to-singlet state conversion. Nature Photonics. 6, 253-258 (2012).
  15. Jankus, V., et al. Highly efficient TADF OLEDs: How the emitter-host interaction controls both the excited state species and electrical properties of the devices to achieve near 100% triplet harvesting and high efficiency. Advanced Functional Materials. 24, 6178-6186 (2014).
  16. Etherington, M. K., et al. Regio- and conformational isomerization critical to design of efficient thermally-activated delayed fluorescence emitters. Nature Communications. 8, 14987 (2017).
  17. Okazaki, M., et al. Thermally activated delayed fluorescent phenothiazine-dibenzo[a,j]phenazine-phenothiazine triads exhibiting tricolor-changing mechanochromic luminescence. Chemical Science. 8, 2677-2686 (2017).
  18. Suzuki, Y., Zhang, Q., Adachi, C. A solution-processable host material of 1,3-bis{3-[3-(9-carbazolyl)phenyl]-9-carbazolyl}benzene and its application in organic light-emitting diodes employing thermally activated delayed fluorescence. Journal of Materials Chemistry. C. 3, 1700-1706 (2015).
  19. Data, P., et al. Efficient p-phenylene based OLEDs with mixed interfacial exciplex emission. Electrochimica Acta. 182, 524-528 (2015).
  20. Data, P., et al. Exciplex Enhancement as a Tool to Increase OLED Device Efficiency. Journal of Physical Chemistry C. 120, 2070-2078 (2016).
  21. Data, P., et al. Dibenzo[a,j]phenazine-Cored Donor-Acceptor-Donor Compounds as Green-to-Red/NIR Thermally Activated Delayed Fluorescence Organic Light Emitters. Angewandte Chemie International Edition. 55, 5739-5744 (2016).
  22. Goushi, K., Adachi, C. Efficient organic light-emitting diodes through up-conversion from triplet to singlet excited states of exciplexes. Applied Physics Letters. 23306, 10-14 (2014).
  23. Dos Santos, P. L., et al. Engineering the singlet-triplet energy splitting in a TADF molecule. Journal of Materials Chemistry. C. 4, 3815-3824 (2016).
  24. He, G., et al. Very high-efficiency and low voltage phosphorescent organic light-emitting diodes based on a p-i-n junction. Journal of Applied Physics. 95, 5773-5777 (2004).
  25. Pereira, L. Organic light emitting diodes: the use of rare earth and transition metals. , Pan Stanford. 33-36 (2011).
  26. Dias, F. B., et al. The Role of Local Triplet Excited States in Thermally-Activated Delayed Fluorescence: Photophysics and Devices. Advanced Science. 3, 1600080 (2016).
  27. Kim, Y. Power-law-type electron injection through lithium fluoride nanolayers in phosphorescence organic light-emitting devices. Nanotechnology. 19, 0-4 (2008).
  28. Reineke, S., Thomschke, M., Lüssem, B., Leo, K. White organic light-emitting diodes: Status and perspective. Reviews of Modern Physics. 85, 1245-1293 (2013).

Tags

הנדסה גיליון 141 תרמית מופעל מושהית קרינה פלואורסצנטית אלקטרוניקה אורגני OLED exciplex אידוי תרמי ambipolar תורם-מקבל תכנים
ייצור ואפיון של ואקום שהופקדו דיודות פולטות אור אורגני
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

de Sa Pereira, D., Monkman, A. P.,… More

de Sa Pereira, D., Monkman, A. P., Data, P. Production and Characterization of Vacuum Deposited Organic Light Emitting Diodes. J. Vis. Exp. (141), e56593, doi:10.3791/56593 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter