يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تصنيع الأبيض التي ينبعث منها ضوء الخلايا الكهروكيميائية مع الانبعاثات مستقرة من Exciplexes

7.7K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/54628

⸱

نوفمبر 15, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Specialty Chemicals & Materials Company, JX Nippon Oil & Energy Corporation, 2Department of Advanced Science and Engineering, Waseda University, 3Central Technical Research Laboratory, JX Nippon Oil & Energy Corporation

في هذه المقالة

ملخص

يقدم المؤلفون طريقة لتصنيع خلايا كهروكيميائية مستقرة باعثة للضوء الأبيض باستخدام الانبعاث من الإكسيبلكس المتكونة بين بوليمر الفلورين الباعث للصوت الأزرق والأمينات العطرية.

الملخص

الكتاب تقدم نهجا لافتعال مستقر انبعاث الضوء الأبيض من البوليمر الباعثة للضوء الخلايا الكهروكيميائية (PLECs) وجود الطبقة النشطة التي تتكون من بولي زرقاء فلوري (9،9-دي-ن-dodecylfluorenyl-2،7-diyl) ( بي إف دي) والجزيئات triphenylamine π مترافق. تنبع هذه الانبعاثات الضوء الأبيض من exciplexes تشكلت بين PFD والأمينات في الحالات المثارة إلكترونيا. جهاز يحتوي على PFD، 4،4 '، 4' '- تريس [2-النفثول (فينيل) الأمينية] triphenylamine (2-TNATA)، بولي (أكسيد الاثيلين) و K 2 CF 3 SO 3 أظهر انبعاث الضوء الأبيض مع اللجنة الدولية لل DE L'ECLAIRAGE (CIE) إحداثيات (0.33، 0.43) ولون جعل مؤشر (CRI) رع = 73 في الجهد التطبيقي من 3.5 خامسا قياسات الجهد المستمر أظهرت أن CIE إحداثيات (0.27، 0.37)، رع 67، واللون الانبعاثات احظ على الفور بعد تطبيق الجهد من 5 الخامس لم تتغير تقريبا ومستقرة بعد300 ثانية.

المقدمة

توسع البحث والتطوير للخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء البوليمر (PLECs) في السنوات الأخيرة. 1-15 PLECs تشبه الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs) من حيث أن كلاهما أجهزة عضوية باعثة للسطح ومن المتوقع أن يجد طريقهما إلى تطبيقات الإضاءة المستقبلية. OLEDs موجودة بالفعل في السوق ، لكن التكلفة لا تزال مرتفعة ، أحد الأسباب هو أن OLEDs تحتاج إلى هيكل جهاز معقد بطبقات متعددة. في المقابل ، تحتوي PLECs على هيكل جهاز بسيط للغاية يتكون من طبقة نشطة واحدة (طبقة انبعثة) بين زوج من الأقطاب الكهربائية. هذا يعني أن PLECs مناسبة لعمليات الإنتاج الضخم مثل الطباعة والطلاء من لفة إلى لفة.

< p class = 'jove_content'>يحتوي PLEC على طبقة نشطة تتكون من بوليمر مترافق π الفلورسنت (FCP). يمكن تخدير FCP كهروكيميائيا بإلكتروليت بوليمر (خليط من بوليمر موصل أيوني وملح). يتم تشبيط FCP على جانب الأنود و n-doped على جانب الكاثود أثناء التشغيل ، ويولد الإكسيتونات التي تنبعث منها الضوء بين المناطق المشبعة ب p و n. لذلك ، يعكس لون الانبعاث الطول الموجي لانبعاث الإكسيتون (= التألق) ل FCP.

يعد انبعاث الضوء الأبيض المستقر أمرا مهما لتطبيقات الإضاءة ، وقد تم استخدام تقنيات خلط الألوان التي تستخدم بواعث أو أكثر على نطاق واسع لتحقيق ذلك. 10-14 في الآونة الأخيرة ، قدمنا نهجا مختلفا للحصول على انبعاث مستقر للضوء الأبيض ، باستخدام طبقة نشطة تحتوي على بولي فلورسنت أزرق (9،9-di-n-dodecylfluorenyl-2،7-diyl) (PFD) والأمينات العطرية المترافقةπ 15. يأتي انبعاث الضوء الأبيض هذا من الإكسيبلكس المتكونة بين PFD وجزيئات الأمين في الحالات الممارسة. يحتوي انبعاث Exciplex على طيف أوسع مقارنة بانبعاث الإكسيتون من PDF و / أو الأمينات ، مما يمنحه لونا قريبا من لون الضوء الطبيعي. هذا يترجم إلى مؤشر تجسيد ألوان أعلى (CRI) ، وهو الأفضل لتطبيقات الإضاءة.

في هذه المقالة ، يصف المؤلفون الإجراء المستخدم لتصنيع LECs القائمة على exciplex وإظهار استقرار انبعاث الضوء الأبيض.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. إعداد حلول الطبقة النشطة

  1. طبقة فحل نشط للأمين مخدر أجهزة PFD
    ملاحظة: PFD، 4،4 '، 4' '- تريس [2-النفثول (فينيل) الأمينية] triphenylamine (2-TNATA)، 9،9-dimethyl- N، N' -di (1-النفثول) - N ، N '-diphenyl-9H-fluorene-2،7-ديامين (DMFL-NPB)، بولي (أكسيد الاثيلين) (بيو) كانت تستخدم، كما وردت. وقد جفت trifluoromethanesulfonate البوتاسيوم (K 2 CF 3 SO 3) في ظل فراغ على حرارة 200 درجة مئوية لمدة 1 ساعة قبل استخدامها.
    1. لأجهزة جود PFD: نسبة أمين 1: 0.25، حل 10 ملغ من PFD و 2.5 ملغ من الأمينات العطرية في 1 مل من الكلوروفورم ويقلب لمدة 1 ساعة على 40 درجة مئوية. بالنسبة لأولئك جود PFD: نسبة أمين 1: 1، استخدم 10 ملغ من الأمينات العطرية.
    2. بشكل منفصل، ويحل 10 ملغ من بيو في 1 مل من سيكلوهكسانون ويقلب لمدة 1 ساعة على 60 درجة مئوية، وإذابة 2.5 ملغ من البوتاسيوم trifluoromethanesulfonate (ككف 3 SO 3) في 1مل من سيكلوهكسانون ويقلب لمدة 1 ساعة عند 40 درجة مئوية.
    3. إضافة 0.78 مل من محلول بيو و0.147 مل من محلول ككف 3 SO 3 إلى حل PFD باستخدام بال micropipettes. تحريك حل مختلط لمدة 4 ساعة عند 40 درجة مئوية.
    4. تصفية حل مختلط باستخدام غشاء قبل تدور طلاء.
  2. طبقة فحل نشط للجهاز PFD undoped
    1. للجهاز PFD undoped، حل 10 ملغ من PFD في 1 مل من الكلوروفورم ويقلب لمدة 1 ساعة على 40 درجة مئوية. الخطوات التي تتبع هي نفسها التي سبق وصفها لPFDs أمين مخدر في 1.1.2 - 1.1.4.

2. تصنيع الأجهزة كرا

تتلخص عملية تصنيع الأجهزة LEC في الشكل رقم 1: ملاحظة.

  1. نظيفة بالموجات فوق الصوتية منقوشة أكسيد الإنديوم والقصدير (ايتو) ركائز الزجاج مع المنظفات المخفف، يليه الماء المؤين، والأسيتون و2-بروبانول يستخدمحمام سطح المكتب بالموجات فوق الصوتية (38 كيلو هرتز) لمدة 3 دقائق لكل خطوة. وأخيرا، وإزالة المذيب باستخدام منفاخ N 2.
  2. علاج ركائز مع الأشعة فوق البنفسجية / O 3 لمدة 3 دقائق باستخدام الأشعة فوق البنفسجية / O 3 علاج وحدة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. تنفيذ عملية طلاء طبقة نشطة في مناخ خامل في علبة القفازات.
  3. وضع الركيزة تنظيف على رأس المغطي تدور. الاستغناء عن حوالي 100 ميكرولتر من محلول طبقة نشطة باستخدام micropipette. تدور الركيزة على النحو التالي: 800 دورة في الدقيقة لمدة 60 ثانية، وزيادة معدل إلى 1000 دورة في الدقيقة أكثر من 3 ثوان، ثم تدور في 1000 دورة في الدقيقة لمدة 10 ثانية. وسمك طبقة نشطة ستكون حوالي 150 نانومتر.
  4. تجفيف ركائز المغلفة في ليلة وضحاها علبة القفازات.
  5. تمحو الزائد البوليمر لضمان اتصال القطب السليم والتغليف.
  6. وضع ركائز على حامل التبخر لترسب الألومنيوم. تحميل حامل في غرفة التبخر، وإيداع حراريا طبقة 100 نيوتن متر من الألومنيومبمعدل تبخر 0.4 نانومتر / ثانية من خلال المقاوم للصدأ قناع الصلب التبخر، والتي لديها 3 مم فتحات واسعة لإيداع الأقطاب الألومنيوم العداد.
  7. عندما ترسب اكتمال، ونقل الأجهزة إلى علبة القفازات تحت جو خامل. تطبيق حبة من الأشعة فوق البنفسجية راتنجات الايبوكسي قابل للشفاء في شكل مستطيل باستخدام موزع. وضع غطاء زجاجي (15 مم × 12 مم × 0.7 مم) على الراتنج لتغليف الجهاز (انظر الشكل 1).
  8. علاج الراتنج باستخدام الأشعة فوق البنفسجية (جرعة تراكمية: 6،000 ميغا جول / سم 2، والطول الموجي: 365 نانومتر) من مصدر ضوء LED للأشعة فوق البنفسجية.

3. توصيف

  1. قياسات JVL
    ملاحظة: الكثافة الحالية (J) عالية التوتر (V) -luminance (L) تم قياس (JVL) خصائص والإحداثيات جنة انترناسيونال دي l 'ECLAIRAGE (CIE) باستخدام جهاز الكشف عن الصور الطيفية مجهزة العاصمة الجهد رصد مصدر في الوقت الراهن. يتم التحكم في نظام القياس من قبلجهاز كمبيوتر مع برنامج حاسوبي لمراقبة مخصصة للحصول على البيانات. ومعايرة نظام بروتوكول التالي المصنعة وأجريت القياسات في الظلام تحت ستارة سوداء.
    1. ربط المحطات إلى جهات الاتصال من الجهاز مع مقاطع التمساح. وضع الجهاز على مرحلة القياس.
    2. تشغيل برامج التحكم للحصول على البيانات. النظام يسيطر على الجهد التطبيقي والحالية مع مرور الوقت ويجمع أطياف الانبعاث من قبل طيف من خلال الألياف البصرية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

استخدمت (EL) الأطياف electroluminescence لحساب إحداثيات CIE والقيم CRI (الأرقام 2، 4، 5). وقد تم جمع الصور الفوتوغرافية من الأجهزة الباعثة للتحقق من بياض الانبعاثات (الشكل 3).

وتظهر أطياف EL للأمين مخدر الأجهزة بي إف دي وجهاز PFD undoped في الشكل (2). وأظهر الجهاز PFD undoped الانبعاثات الأزرق الذي...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

وكرا لديه الطبقة النشطة التي تحتوي على PFD مسعور والأمينات العطرية، واكسيد البولي ايثيلين ماء وككف 3 SO 3. لأن هذه المواد لها الذوبان مختلفة جدا، وإعداد دقيق للحل تدور طلاء أمر بالغ الأهمية لتجنب اذابة غير مكتملة. كل يجب حله أولا على حدة وبشكل كامل في المذيبات مع القدرة الإذابة كافية، ثم الحلول مختلطة معا لتشكيل خليط موحد. موازنة انبعاثات الأكسيتون وexciplex هو مفتاح الحصول على انبعاث الأبيض. ولذلك، فإن كميات من PFD والأمينات يجب أن تقاس بدقة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

وأيد هذا العمل جزئيا غرانت في والمعونة من أجل البحث العلمي رقم (24225003). وأيد هذا العمل ماليا من النفط والطاقة شركة JX نيبون.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
بولي (9،9-دي-ن-دوديسيلفلورينيل-2،7-ديل) (PFD)ألدريتش571660
4،4 '، 4' "-تريس [2-نفثيل (فينيل) أمينو] ثلاثي فينيلامين (2-TNATA)ألدريتش768669
9،9-ثنائي ميثيل <م > نيوتن ، ن < / EM > - دي (1-النفثيل) - <م > ن ، ن ' < / م > ثنائي الفينيل -9 ح - فلورين -2،7 ديامين (DMFL-NPB)ألدريتش
بولي (أكسيد الإيثيلين) (PEO)ألدريتش182028
تيريفلورو ميثان سلفونات البوتاسيوم (KCF3< / sub>SO3< / sub>)422843Aldrichتحت الفراغ عند 200 درجة ؛ C ل 2   ساعة قبل استخدام
شركة كلوروفورمكانتو للكيماويات08097-25
Cyclohexanoneالمجففة Kanto Chemical Co.07555-00
SCAT 20-X (منظف)Daiichi Kogyo Seiyakuمخفف بالماء
AcetoneKanto Chemical Co.01866-25الكتابة الإلكترونية
2-بروبانولكانتو للكيماويات32439-75الأشعة
الإلكترونية 13 مم GD / X جهاز تصفية المتاح PVDF تصفية وسائل الإعلام ، الإسكان البولي بروبلينWhatman6872-1304
UV / O 3< / sub> وحدة المعالجةSEN Lights Co.SSP16-110
كاشف الصور الطيفيةOtsuka ElectronicsMCPD 9800
مصدر التيار للجهدADCMT6241A
قناع التبخرطوكيو لخدمة العمليات المحدودةNAتم حفر قناع التبخر باللغة الرطبة لإنشاء فتحات لترسب الألومنيوم المزخرف. حجم القناع 100 مم × 100 مم × 0.2   ؛ مم سميكة.
تجفيف شركة فوق البنفسجية مراقب

المراجع

  1. Pei, Q., Yu, G., Zhang, C., Yang, Y., Heeger, A. J. Polymer light-emitting electrochemical cells. Science. 269 (5227), 1086-1088 (1995).
  2. Sun, Q., Li, Y., Pei, Q. Polymer light-emitting electrochemical cells for high-efficiency low-voltage electroluminescent devices. J. Disp. Technol. 3 (2), 211-224 (2007).
  3. Meier, S. B., et al. Light-emitting electrochemical cells: recent progress and future prospects. Mater. Today. 17 (5), 217-223 (2014).
  4. Edman, L., et al. Single-component light-emitting electrochemical cell fabricated from cationic polyfluorene: Effect of film morphology on device performance. J. Appl. Phys. 98 (4), 044502(2005).
  5. Fang, J., Matyba, P., Edman, L. The Design and Realization of Flexible, Long-Lived Light-Emitting Electrochemical Cells. Adv. Funct. Mater. 19 (16), 2671-2676 (2009).
  6. Yu, Z., et al. Stabilizing the Dynamic p− i− n Junction in Polymer Light-Emitting Electrochemical Cells. J. Phys. Chem. Lett. 2 (5), 367-372 (2011).
  7. Sandström, A., Dam, H. F., Krebs, F. C., Edman, L. Ambient fabrication of flexible and large-area organic light-emitting devices using slot-die coating. Nat. Commun. 3, 1002(2012).
  8. Liang, J., Li, L., Niu, X., Yu, Z., Pei, Q. Elastomeric polymer light-emitting devices and displays. Nat. Photonics. 7 (10), 817-824 (2013).
  9. Yang, Y., Pei, Q. Efficient blue-green and white light-emitting electrochemical cells based on poly 9, 9-bis (3, 6-dioxaheptyl)-fluorene-2, 7-diyl. J. Appl. Phys. 81 (7), 3294-3298 (1997).
  10. Tang, S., Buchholz, H. A., Edman, L. White Light from a Light-Emitting Electrochemical Cell: Controlling the Energy-Transfer in a Conjugated Polymer/Triplet-Emitter Blend. ACS Appl. Mater. Iterfaces. 7 (46), 25955-25960 (2015).
  11. Nishikitani, Y., Takizawa, D., Nishide, H., Uchida, S., Nishimura, S. White Polymer Light-Emitting Electrochemical Cells Fabricated Using Energy Donor and Acceptor Fluorescent π-Conjugated Polymers Based on Concepts of Band-Structure Engineering. J. Phys. Chem. C. 119 (52), 28701-28710 (2015).
  12. Sun, M., Zhong, C., Li, F., Cao, Y., Pei, Q. A Fluorene− Oxadiazole Copolymer for White Light-Emitting Electrochemical Cells. Macromolecules. 43 (4), 1714-1718 (2010).
  13. Tang, S., Pan, J., Buchholz, H., Edman, L. White Light-Emitting Electrochemical Cell. ACS Appl. Mater. Interfaces. 3 (9), 3384-3388 (2011).
  14. Tang, S., Pan, J., Buchholz, H. A., Edman, L. White light from a single-emitter light-emitting electrochemical cell. J. Am. Chem. Soc. 135 (9), 3647-3652 (2013).
  15. Nishikitani, Y., et al. White polymer light-emitting electrochemical cells using emission from exciplexes with long intermolecular distances formed between polyfluorene and π-conjugated amine molecules. J. Appl. Phys. 118 (22), 225501(2015).
  16. Tang, S., Mindemark, J., Araujo, C. M. G., Brandell, D., Edman, L. Identifying Key Properties of Electrolytes for Light-Emitting Electrochemical Cells. Chem. Mater. 26 (17), 5083-5088 (2014).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الخلايا الكهروكيميائية البوليمرية الباعثة للضوءانبعاث الضوء الأبيضتشكّل الإكسيبلكسمزيج PFD والأمينإجراء الطلاء الدورانيترسيب قطب الألومنيومقياس إحداثيات CIEمؤشر تجسيد الألوانالمعالجة بالأوزون والأشعة فوق البنفسجيةالتغليف في صندوق القفازات
تصنيع الأبيض التي ينبعث منها ضوء الخلايا الكهروكيميائية مع الانبعاثات مستقرة من Exciplexes
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.