مقالة منهجية

دليل خطوة بخطوة لتسخير الثنائيات العضوية الباعثة للضوء عن طريق تصنيع الجهاز المعالج بالمحلول لباعث TADF

DOI:

10.3791/68434

⸱

نوفمبر 7, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1Materials Research Centre, Indian Institute of Science

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توفر أجهزة الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي (OLED) جودة عرض فائقة مع تباين أفضل مع عرض الفوائد البيئية من خلال استهلاك أقل للطاقة. هنا ، يتم تقديم استراتيجية بسيطة لتصنيع جهاز OLED المعالج بالحل بطريقة متسلسلة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

شهد الطلب على مصادر الإضاءة الموفرة للطاقة ارتفاعا كبيرا في العصر الأخير ، بسبب زيادة الوعي بالمخاوف البيئية وتغير المناخ. توفر الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs) جودة عرض فائقة وكفاءة في استخدام الطاقة واستدامة ، مما يجعلها خيارا مثاليا للمستهلكين المهتمين بالبيئة والصناعات القائمة على البصمة الكربونية المنخفضة. أحدثت أجهزة OLED الرقيقة والأكثر مرونة ثورة في مجال الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون وشاشات السيارات والأدوات القابلة للارتداء. هنا ، في هذه الورقة ، يتم تصنيع جهاز OLED فعال بدءا من تخليق باعث قائم على المانح والمتقبل ، متبوعا بتنقيته. يتم شرح عملية التخليق العضوي بإيجاز. للتنقية ، أولا ، يتم تنقية خليط المنتج بواسطة كروماتوغرافيا العمود ، ثم يتم تساميه باستخدام إعداد تسامي فراغ متدرج لدرجة الحرارة للحصول على مركب عالي النقاء. الهدف النهائي هو صنع جهاز OLED متعدد الطبقات يحتاج إلى بواعث فائقة النقاء. يتطلب صنع OLED فعال الدقة والخبرة. وبالتالي ، فإن عرض بروتوكول مفصل خطوة بخطوة مهم للمجتمع العلمي. هنا ، يتم الكشف عن التفاصيل حول تصنيع جهاز OLED المعالج بالمحلول في أربع خطوات (تنظيف الركيزة ، وطلاء الطبقات الدورانية ، والتبخر الحراري للطبقات ، وقياس أداء الجهاز). أولا ، يجب تنظيف الركائز باستخدام بروتوكول راسخ. بعد ذلك ، يتم الحصول على الهندسة المعمارية ذات الطبقات عن طريق طلاء الدوران والترسيب الحراري للمواد المرغوبة إلى السماكة المطلوبة. يتم التبخر الحراري باستخدام مبخر حراري عالي الفراغ مع إعداد صندوق قفازات متكامل. أخيرا ، للحصول على أداء الجهاز ، يجب إجراء القياسات في بيئة مظلمة. سيوفر هذا العمل الشامل معرفة متعمقة بتصنيع الأجهزة ويلهم المزيد من الباحثين نحو تزيين هذا العالم بأجهزة OLED.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مع التحديث المتزايد ، ارتفع معدل استهلاك الطاقة ، مما أجبر على ظهور العديد من المصادر الموفرة للطاقة. على الرغم من أنها غالبا ما تكون غير محققة ، إلا أن الإضاءة هي واحدة من المجالات الرئيسية المستهلكة للطاقة. وفقا لتقرير نشره برنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) في عام 20171. تستهلك الإضاءة 15-19٪ من الكهرباء العالمية 1,2 وتنبعث منها حوالي 5٪ من غازات الاحتباس الحراري في العالم 1,3. إذا تركت هذه المشكلة دون رقابة ، فسيزداد استهلاك الكهرباء للإضاءة عدة أضعاف بحلول عام 2030 1,4 ، مما يؤثر بشكل كبير على تغير المناخ بسبب الاحتباس الحراري. وبالتالي ، فإن تطوير تقنيات الإضاءة الموفرة للطاقة5 يحمل وعدا هائلا تجاه بيئة مستدامة.

أحدثت أجهزة الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (OLED) ثورة في مجال العرض والإضاءة ، حيث قدمت جودة عرض محسنة إلى جانب كفاءة عالية في استخدام الطاقة 6,7. بصرف النظر عن هذا ، فإنه يوفر أيضا النحافة والمرونة والتباين العالي وزوايا المشاهدة الواسعة المطلوبة. نظرا لكل هذه الفوائد ، تزداد فائدة مواد OLED تدريجيا في التطبيقات المختلفة ، بما في ذلك الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون والأجهزة القابلة للارتداء وأنظمة إضاءة السيارات8. تستخدم OLEDs المركبات العضوية كطبقات انبعاث ، وتنبعث منها الضوء عند إعادة التركيب الإشعاعي للثقوب والإلكترونات9،10،11. تم تطوير أجهزة OLED من خلال ثلاثة أجيال من مواد الباعث12. الأول هو مواد الفلورسنت ، والتي يمكنها حصاد الإكسيتونات المفردة فقط ، مما يؤدي نظريا إلى كفاءة الكم الداخلية (IQE) بنسبة 25٪. يستخدم الجيل الثاني من OLEDs بواعث فسفورية للوصول إلى جميع الإكسيتونات المفردة والثلاثية ، نظرا لاقتران المدار الدوراني الفعال ، يمكن أيضا حصاد جميع الإلكترونات الثلاثية ، مما يؤدي إلى 100٪ IQE13,14. ومع ذلك ، تحتوي هذه المجمعات على معادن ثقيلة مثل الإيريديوم (Ir) أو البلاتين (Pt) ، مما يثير مخاوف بيئية وقضايا التكلفة. بعد ذلك يأتي الجيل الثالث من OLEDs ، الذي يتألف من بواعث التألون المتأخر المنشط حراريا (TADF)15،16،17،18،19.

تظهر جزيئات TADF فجوة طاقة صغيرة بين الحالات المثارة الثلاثية والمفردة ، مما يتيح العبور العكسي بين الأنظمة (RISC) الذي يتم تنشيطه بواسطة الطاقة الحرارية وتحقيق معدل ذكاء نظري بنسبة 100٪ 20. يحمل تصميم جزيء TADF استراتيجية إرفاق متبرع ومجموعة متقبلة بمساعدة وحدة أساسية أو بدونها. يدعم النواة المناسبة الاقتران الإلكتروني الفعال بين مجموعات المانحين والمستقبلين. تستخدم المجموعات الغنية بالإلكترون (على سبيل المثال ، كاربازول ، فينوكسازين ، فينوثيازين ، ثلاثي فينيل أمين) بشكل عام كمتبرعين ، في حين أن المجموعات التي تعاني من نقص الإلكترون (على سبيل المثال ، مجموعات تريازين أو أوكسديازول أو بنزوفينون أو سيانو) تعمل كمتقبلات21،22،23،24،25،26،27. تمتلك بواعث TADF فجوة طاقة صغيرة مفردة ثلاثية (ΔEST) ، مما يساعد في تسهيل العبور العكسي بين الأنظمة (RISC) 28. هنا ، في هذا العمل ، نقوم بإعداد جزيء TADF من النوع D-A ، والذي سيتم استخدامه بشكل أكبر لصنع جهاز OLED ينبعث به أخضر28.

تتميز OLED متعددة الطبقات بتقنية OLED متقدمة بشكل كبير من خلال تحسين مقاييس الأداء مقارنة بالأجهزة أحادية الطبقة. يحتوي جهاز OLED متعدد الطبقات على عدة طبقات عضوية ، كل منها يخدم وظيفة محددة29,30. يمكن تصميم أداء الجهاز عن طريق تغيير مادة كل طبقة وسمكها وتركيزها. يتم اختيار مواد هذه الطبقات وفقا لمستوى طاقتها لأعلى مدار جزيئي مشغول (HOMO) وأدنى مدار جزيئي غير مشغول (LUMO). تظل هذه الطبقات العضوية محصورة بين القطبين (الكاثود والأنود). بمجرد توصيلها بالدائرة ، تتدفق الإلكترونات من HOMO للجزيئات الانبعاثية باتجاه مصدر الجهد عبر الأنود ، مما يؤدي إلى حدوث ثقب. في حين أن مصدر الجهد يزود الإلكترونات ب LUMO للجزيء من خلال الكاثود. تنتقل هذه الشحنات المعاكسة عبر الجهاز وتعيد تجميعها في الطبقة الانبعاثية ، وينبعث من إعادة التركيب الإشعاعي للإكسيتونات فوتونات. اعتمادا على مواد الطبقة الانبعاثية وفجوة الطاقة HOMO-LUMO الخاصة بها ، يمكن أن يختلف لون الانبعاث29. من المستحسن أن يحدث إعادة التركيب في الطبقة الانبعاثية (EML) ؛ لذلك ، يلزم وجود هيكل جهاز محسن. إذا لم يتم تحسين الطبقات وسمكها بشكل صحيح ، فقد يتم تغيير إعادة التركيب ، مما يؤدي إلى ضعف أداء الجهاز.

يمكن أن يكون تصنيع الجهاز متعدد الطبقات من نوعين ، إما عن طريق الترسيب الحراري الفراغي أو معالجة المحلول. هنا ، في هذه الورقة ، يتم تقديم طريقة مفصلة لتصنيع جهاز باعث TADF باستخدام طريقة معالجة المحلول (حيث يتم إجراء طلاء تدور للطبقات الثلاث الأولى ، متبوعا بترسيب الفراغ للطبقات الثلاث التالية). جذبت عملية تصنيع الأجهزة المعالجة بالحلول مزيدا من الاهتمام نظرا لكونها فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير بدرجة كبيرة ومستدامة بيئيا. علاوة على ذلك ، فإن هدر المواد أقل نسبيا من التبخر الحراري الفراغي. يمكن ترسيب المواد المعالجة بالمحلول في درجة حرارة الغرفة ، مما يجعلها خيارا مناسبا ، مما يتيح التصنيع على ركائز مرنة وحساسة للحرارة. في الواقع ، بالنسبة لتلك الجزيئات ذات الاستقرار الحراري المنخفض ، لا يمكن تصنيع الجهاز إلا بهذه الطريقة. ومع ذلك ، هناك بعض الأشياء التي يجب مراعاتها قبل التصنيع. يجب التحقق من قابلية ذوبان الباعث واستقراره وتوحيد الفيلم.

هنا ، قمنا بإعداد جزيء TADF من النوع D-A ، والذي سيتم استخدامه بشكل أكبر لصنع جهاز OLED ينبعث به أخضر28. أولا ، تمت مناقشة استراتيجية التوليف لباعث TADF 2BPy-oTC باختصار ؛ تم الإبلاغ عن المناقشة التفصيلية بالفعل في الورقة السابقة من قبل مجموعتنا28. علاوة على ذلك ، تم تنقية المادة المركبة بواسطة كروماتوغرافيا العمود ، وللحصول على مادة عالية النقاء ، تم تساميها باستخدام إعداد تسامي الفراغ العالي التدرج في درجة الحرارة. خطوة التنقية ضرورية للغاية ، لأن أي شوائب ضئيلة ستؤثر على أداء الجهاز. بعد ذلك ، لتصنيع الجهاز ، تم أخذ وتنظيف ركائز زجاجية منقوشة بأكسيد القصدير الإنديوم (ITO). تنظيف الركائز مهمجدا 31. تم تنظيف الركائز المطلية ب ITO جيدا عن طريق الصوتنة بمحلول الصابون والماء عالي النقاء والمذيبات العضوية ، متبوعا بتنظيف الأوزون. بعد ذلك ، تم طلاء طبقة حقن الثقب (HIL) بالدوران فوق ركيزة ITO (الأنود) ، وتم أخذ الطبقة البوليمرية من سلفونات البوليسترين بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) (المعروفة باسم PEDOT: PSS) على أنها HIL. كانت طبقة نقل الثقب (HTL) مطلية بالدوران فوق HIL. تساعد هذه الطبقة في هجرة الثقوب نحو الطبقة الانبعاثية. تم استخدام بولي (9-فينيل كاربازول) (PVK) ، الذي يحتوي على مستوى طاقة HOMO مماثل ل PEDOT: PSS ، كHTL. علاوة على ذلك ، تم طلاء طبقة الانبعاث (EML) بالدوران فوق HTL. لتجنب تبريد التركيز في معظم الأجهزة القائمة على TADF ، يتم تشتيت جزيء الباعث في مصفوفة مضيفة. في هذه الدراسة ، تم أخذ 10٪ بالوزن من 2BPy-oTC في مضيف N ، N ′-Dicarbazolyl-4،4′-ثنائي الفينيل (CBP) ، وهو مضيف معروف للباعث الأخضر32،33،34. ثم تم تحميل هذه الركائز المصنعة في المبخر الحراري. تم ترسيب طبقة نقل الإلكترون (ETL) وطبقة حقن الإلكترون (EIL) عن طريق التبخر الحراري. يتطلب هذا التبخر الحراري تحكما دقيقا في معدل الترسيب في ظل بيئة فراغ عالية. تم ترسيب 2،2 ′ ، 2 "- (1،3،5-benzinetriyl) -tris (1-phenyl-1 H-benzimidazole) (TPBi) على أنه ETL ، مما يساعد على نقل الإلكترونات من EIL إلى EML ، و 8-Hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) تم استخدامه ك EIL ، والذي يحقن الإلكترونات في بنية الجهاز من خلال تأثير نفقي. أخيرا ، تم ترسيب 100 نانومتر من الألومنيوم بقناع الكاثود. لذلك ، فإن الهيكل العام للجهاز هو كما يلي - ITO / PEDOT: PSS (30 نانومتر) / PVK (30 نانومتر) / 10 wt٪ 2BPy-oTCz في CBP (30 نانومتر) / TPBi (50 نانومتر) / Liq (2 نانومتر) / Al (100 نانومتر).

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

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: الأجهزة حساسة جدا للغبار والجزيئات الغريبة ؛ يمكن لأي نوع من الشوائب أن يغير الأداء الفعلي للباعث ويمكن أن يؤدي إلى عدم العمل أو حدوث ماس كهربائي في الجهاز. لذلك ، يجب أن يتم ذلك في مكان نظيف بأقصى الاحتياطات. ينصح بإعداد الأجهزة داخل صندوق القفازات مع بيئة رطوبة وأكسجين خاضعة للرقابة (مستوى الأكسجين والرطوبة 0.1 جزء في المليون).

1. استراتيجية الباعث الاصطناعية

  1. ابحث عن تصميم مناسب لجزيء TADF القائم على المتبرع والمتقبل بمساعدة مسح الأدبيات. فحص الهيكل المقترح من خلال الحسابات النظرية. إذا كان يفي بالمتطلبات ، فتابع التوليف. بشكل عام ، إذا كان الجزيء يحتوي على ΔEST < 0.2 فولت ، فيمكنه إظهار خاصية TADF35،36،37.
    ملاحظة: بالنسبة لهذه الدراسة ، تم أخذ الجزيء 2BPy-oTCz كباعث28. هنا ، يعمل 3،6-di-tert-butyl-9H-carbazole (TC) الغني بالإلكترون كوحدة مانحة للإلكترون ، بينما يعمل فينيل (بيريدين -2-يل) ميثانون (2BPy) ، الذي يحتوي على مجموعة كربونيل كهربسالبة متصلة ، كوحدة متقبلة. يظهر المسار الاصطناعي في الشكل 1 ، ويتم توفير التوصيفات التفصيلية في منشور سابق28.

figure-protocol-1
الشكل 1: عملية التوليف للباعث 2BPy-oTC. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

2. تنقية الباعث

  1. تنقية المركب المركب بواسطة كروماتوغرافيا العمود. استخدم خليط أسيتات الإيثيل / n-hexane كمادة مستشهدة.
  2. احصل على مركب عالي النقاء (>99.9٪) عن طريق تسامي المركب باستخدام إعداد التسامي الحراري عالي التدرج في درجة الحرارة. هذا يفصل الشوائب عن المركب بناء على درجة حرارة التسامي.

3. تصنيع الجهاز المعالج بالمحلول

ملاحظة: هنا ، في هذه الورقة ، يتم توضيح خطوات صنع جهاز معالج بالمحلول باستخدام باعث 2BPy-oTC. الصورة التخطيطية لبنية الجهاز والهياكل الجزيئية موضحة في الشكل 2.

figure-protocol-2
الشكل 2: الطبقات الجزيئية المستخدمة لتصنيع الجهاز. (أ) بنية الجهاز التي توضح السماكة ومستويات الطاقة HOMO-LUMO لجميع الطبقات. (ب) التركيب الجزيئي ل PVK و CBP و Liq و TPBi. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. تنظيف الركيزة
    1. لصنع أجهزة جيدة ، يجب تنظيف الركائز جيدا. خذ ركائز زجاجية مزخرفة من ITO.
      ملاحظة: يمكن أن تكون ركائز ITO المزخرفة هذه من أنواع مختلفة ؛ يمكن أن تحتوي على 2/4/6/8 بكسل وقد يختلف حجم وحدات البكسل أيضا. في هذه الورقة ، تم أخذ ركائز تحتوي على 6 بكسل ، وبعد تصنيع الجهاز ، تبلغ مساحة 1 بكسل حوالي 4.5 مم2.
    2. احتفظ بالركائز في حامل الركيزة للتنظيف. ثم تغمر في الأسيتون (في كوب) وصوتنة في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق (حافظ على درجة حرارة حوالي 40 درجة مئوية).
    3. صوتنة الركائز في كحول الأيزوبروبيل ، متبوعا ب 1٪ (حجم/حجم) من ماء الصابون Helmanex III، والماء فائق النقاء، والأسيتون، وكحول الأيزوبروبيل بالتسلسل لمدة 10 دقائق لكل منهما. حافظ على درجة الحرارة حوالي 40 درجة مئوية ، ويلزم التنظيف المناسب لإزالة أي غبار وبقايا عضوية من الركائز.
    4. أخرج الركائز ثم جففها بمسدس النيتروجين. بعد ذلك ، حدد جانب ITO على الركيزة عن طريق التحقق من الموصلية باستخدام مقياس متعدد ، ثم قم بتنظيف سطح ITO باستخدام منظف الأوزون بالأشعة فوق البنفسجية.
  2. طلاء تدور HIL و HTL و EML
    1. لتدوير طبقة حقن الثقب (HIL) أعلى سطح ITO ، قم أولا بتصفية PEDOT: PSS المتاح تجاريا من خلال مرشح حقنة PTFE (بولي تترافلورو إيثيلين) 0.45 ميكرومتر38 في قارورة. قم بتغطية السطح العلوي الموصل للركائز باستخدام PEDOT المصفى: PSS.
    2. PEDOT: PSS يحتوي على الماء. قم بتغطيته خارج صندوق القفازات ، وإلا سيزداد مستوى الرطوبة داخل صندوق القفازات.
      ملاحظة: بالنسبة لهذا العمل ، تم طلاء طبقة بسمك 30 نانومتر بالدوران بدورة في الدقيقة تبلغ 5000 دورة في الدقيقة وتسارع 2000 دورة / ثانية ، مدة 60 ثانية. تحسين سمك طبقة HIL هذه حسب الحاجة.
    3. احتفظ بالركيزة المطلية على لوح ساخن عند 140 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة تقريبا للتلدين. امسح جوانب وأسفل الركيزة باستخدام مسحة مبللة أو منديل خال من النسالة. ضع الركائز داخل صندوق القفازات بعد التلدين.
    4. داخل صندوق القفازات ، قم بتدوير 30 نانومتر من PVK (محلول 10 مجم / مل في كلوروبنزين) كطبقة نقل ثقب (HTL) ، فوق HIL39 مع دورة في الدقيقة تبلغ 4000 وتسارع 2000 دورة / ثانية ، مدة 60 ثانية.
    5. مرة أخرى ، احتفظ بها على لوح ساخن عند 140 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة تقريبا للتلدين.
      ملاحظة: نظرا لأن درجات حرارة غليان الماء والكلوروبنزين هي 100 درجة مئوية و 132 درجة مئوية ، على التوالي ، فقد تم الحفاظ على درجة حرارة التلدين عند 140 درجة مئوية ، وهو أعلى من قيم درجة حرارة الغليان هذه.
    6. لتدوير طبقة EML ، قم بتصفية محلول المضيف المضمن في الباعث من خلال مرشح حقنة PVDF 0.45 ميكرومتر في قارورة زجاجية. قم بتغطية طبقة 30 نانومتر بدورة في الدقيقة تبلغ 3000 دورة في الدقيقة وتسارع 1500 دورة / ثانية ، مدة 60 ثانية.
      ملاحظة: في هذا العمل ، تم أخذ 10 ٪ بالوزن من 2BPy-oTC في مضيف CBP على أنه EML (مضيف 9 مجم و باعث 1 مجم في 1 مل تولوين).
      1. لصنع 10٪ بالوزن من الباعث ، قم أولا بإعداد محاليل مخزون 10 مجم / مل في التولوين لكل من الباعث والمضيف في قوارير زجاجية منفصلة. صوتنة قارورة باعث وتسخين قارورة المضيف عند 70 درجة مئوية لعمل محاليل متجانسة. أضف الآن المضيف: باعث بنسبة 9: 1 للحصول على محلول باعث 10٪ بالوزن.
    7. امسح جوانب وأسفل الركيزة المزخرفة ب ITO بالتولوين وانقلها إلى المبخر الحراري على حامل ركيزة معدني (الصورة المرفقة في SI).
  3. تحضير غرفة التبخر وتبخر الطبقات العضوية.
    قم بإيداع طبقة ETL و EIL والكاثود عن طريق الترسيب الحراري الفراغي. إيداع السماكة المطلوبة للطبقات عن طريق التحكم في معدلات التبخر والوقت. تبخر 50 نانومتر TPBi و 2 نانومتر Liq و 100 نانومتر من الألومنيوم لإكمال تصنيع الجهاز.
    1. قم بتشغيل المبخر والمبرد (لتدوير المياه).
    2. احتفظ بمواد ETL و EIL و Cathode من الدرجة المتسامية في بوتقات الكوارتز الخاصة بها للتبخر الحراري.
      ملاحظة: 2،2 ′ ، 2 "- (1،3،5-benzinetriyl) -tris (1-phenyl-1 H-benzimidazole) (TPBi) تم أخذه على أنه ETL ، و 8-Hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) تم أخذه على أنه EIL ، وتم أخذ الألومنيوم كمادة كاثود في هذه الدراسة. يوضح الشكل 3 أنه يمكن تحميل 10 مواد كحد أقصى في المبخر الحراري لترسيب مواد مختلفة.
    3. تحقق من عمر جميع المستشعرات قبل بدء التبخر. بعد وضع الركائز داخل غرفة التفريغ ، أغلق الباب وقم بتشغيل مضخة التفريغ. سوف يستغرق الأمر حوالي 1 ساعة للوصول إلى الفراغ. عندما يصل الفراغ إلى 10-6 ملي بار ، ابدأ عملية التبخر.
      ملاحظة: تحقق من عمر الكريستال. يجب أن تكون أعلى من 80 ، وإلا قم بتغيير بلورة المستشعر. قد يختلف الوقت اللازم للوصول إلى الفراغ وفقا لسعة المضخة.
    4. لضمان الترسيب المتجانس ، ابدأ الدوران داخل المستوى للوحة الركيزة.
    5. قم بتسخين بوتقة TPBi مسبقا عن طريق تشغيل الطاقة إلى بوتقة TPBi. تحكم في معدل التبخر عن طريق التحكم في التدفق الحالي. بمجرد أن يستقر المعدل حول 1-1.5 Å / s ، افتح الغالق للترسب.
    6. بعد تبخر 50 نانومتر TPBi ، أغلق الغالق لإيقاف الترسب. قلل التسخين عن طريق تقليل تدفق التيار. انتظر حتى تبرد البوتقة.
    7. بطريقة مماثلة ، بالنسبة ل EIL ، قم بتسخين بوتقة Liq مسبقا عن طريق تشغيل الطاقة إلى بوتقة Liq. بمجرد أن يستقر معدل التبخر حوالي 0.2 Å / s ، افتح الغالق للترسب.
    8. بعد تبخر 2 نانومتر من Liq ، أغلق الغالق لإيقاف الترسب. قلل التسخين عن طريق تقليل تدفق التيار. انتظر حتى تبرد البوتقة.
    9. قم بإيقاف تشغيل دوران لوحة الركيزة.
    10. نظرا لأن كلتا الطبقتين عضويتان تترسب ، فقد حان الوقت لتبخر الألومنيوم (للكاثود). قم بتغيير القناع لإيداع الألومنيوم.
      ملاحظة: بشكل عام ، يتم الاحتفاظ بقناعين مختلفين في جميع الإعدادات ، أحدهما لإيداع الطبقات العضوية والآخر لترسيب مواد الكاثود.
    11. قم بتشغيل دوران لوحة الركيزة للترسيب المتجانس واضبطه على 18 دورة في الدقيقة.
    12. سخن القارب المصنوع من الألومنيوم مسبقا عن طريق تشغيل الطاقة إلى قارب الألومنيوم. بمجرد أن يستقر معدل التبخر حوالي 2-3 Å / s ، افتح الغالق للترسب.
    13. بعد تبخر 100 نانومتر Al ، أغلق الغالق لإيقاف الترسب. قلل التسخين عن طريق تقليل تدفق التيار. انتظر حتى يبرد القارب. يتم إعطاء توهج الألمنيوم الساخن في SI.
    14. قم بإيقاف تشغيل الدوران.
    15. انتظر 45-60 دقيقة ، حتى تستقر الجزيئات داخل الغرفة. قم بإزالة الأجهزة من المبخر من خلال صندوق القفازات.
  4. قياس معلمات الجهاز
    1. معايرة إعداد قياس OLED.
    2. احتفظ بالجهاز على إعداد القياس. تأكد من صحة الوصلات بين الكاثود والأنود.
    3. قم بقياس المخططات المميزة للجهاز عن طريق تغيير الجهد من 0 إلى 20 فولت ، بزيادة خطوة قدرها 0.5 فولت ، في بيئة مظلمة بمساعدة مقياس مصدر ومقياس متعدد. استخدم كاشف صور السيليكون لاكتشاف الإشارة.
    4. من ناحية أخرى ، للحصول على انبعاث EL ، قم بقياس التلألؤ بجهد مختلف في بيئة مظلمة بمساعدة مقياس الطيف الضوئي الفلوري. اختر نافذة الانبعاث من 300-800 نانومتر.
    5. باستخدام برنامج قياس OLED ، مع قيم الإدخال لمنطقة البكسل المعروفة ، والمسافة بين الجهاز والكاشف الضوئي ، وكسب الكاشف الضوئي ، يمكن الحصول على معلمات الجهاز الصحيحة. يمكن حساب الكثافة الحالية (J) ، والكفاءة الكمومية الخارجية (EQE) ، والكفاءة المضيئة (ƞP) ، والكفاءة الحالية (ƞ L) ، والإضاءة (L).

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

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوضح الشكل 3 أ ترتيب جميع البوتقات (أو القوارب) داخل المبخر الحراري والمواد المستخدمة في مواقعها. يحتوي الإعداد على 10 قوارب ، مما يعني أنه يمكن تحميل 10 مواد مختلفة على الأكثر. يوضح الشكل 3 ب موضع جميع المستشعرات الستة. تساعد مستشعرات التوازن الدقيق الكريستالية الكوارتز (QCM) هذه على تحديد قيم السماكة الحقيقية للطبقات المتبخرة.

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

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعمل الإجراء أعلاه كدليل شامل للاستراتيجية التركيبية لجزيء TADF ، والتنقية ، وتصنيع الأجهزة المعالجة بالمحلول ، وتوصيف OLEDs. تم تصنيع جهاز OLED عن طريق معالجة المحلول السهل40 من طبقة الانبعاث. ينتج عن هذا تكلفة منخفضة وسهولة التحكم في نسبة وزن المضيف في الطبقة الانبعاثية. تتيح هذه الطريقة أيضا قابلية التوسع السهلة للجهاز والتكامل السهل مع الركائز المرنة ، إلى جانب التحكم بشكل أفضل في تركيز الفيلم وسمكونه وتشكله. كما أن طريقة معالجة المحلول تقلل بشكل كبير من هدر ا...

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

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا يكشف المؤلفون عن أي تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم الاعتراف بزمالة رئيس الوزراء البحثية (PMRF) لحسن الحظ من قبل S.I.C. و SC لزمالة الدكتوراه. S.B. بفضل زمالة ما بعد الدكتوراه IISc-Institute of Eminence (IoE). تم الاعتراف بلجنة المنح الجامعية (UGC) ووزارة التربية والتعليم (MoE) من قبل S.H.N. و NY ، على التوالي ، لزمالة الدكتوراه. PR يقر بالدعم المالي من مجلس البحث العلمي والصناعي (CSIR) [رمز المنحة - 01WS (031) / 2023-24 / EMR-II / ASPIRE].

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

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
13 مم × 0.22 & mu; m  مرشح الحقنة PVDFبي إس بي فارماBSBPTF1345
13 مم × 0.45 & mu; m  فلتر حقن PTFEبي إس بي فارماBSBPV1345
2,2′,2"-(1,3,5-بينزينتريل)-تريس(1-فينيل-1H-بنزيميدازول) (TPBi)شركة BLD فارماBD234896التعليق
8-هيدروكسي كينولينولينولاتو-ليثيوم (ليك)شركة BLD فارماBD446731التعليق
أسيتونبيوريكيميستخدم كذلك
حبيبات الألمنيوم  كورت ج. ليسكرEVMAL50EXQD99.999٪ نقي
كلوروبينزينسبيكتروكيم10342>99٪ من AR نقي
محلول صابون هيلمانكس IIIسيغما -ألدرتشZ805939استخدمت محلول صابون بنسبة 1٪ (V/V)
كحول الأيزوبروبيلبيوريكيميستخدم كذلك
ركيزة زجاجية بنمط ITOشركة تشوهاي كايفو لتقنية البصريات الإلكترونية المحدودةرقم العنصر 004-1520-SKمقاومة الورقة < 17 أوم/مربع، الحجم = 15*20*1.1 مم، النفاذية>82٪
N,N″-ديكاربازوليل-4,4&بريم;-بيفينيل (CBP)شركة BLD فارماBD21599التعليق
PEDOT:PSSأوسيلا (تم شراؤها)Clevios P نائب الرئيس الذكاء الاصطناعي 4083 
بولي (9-فينيل كاربازول) (PVK)سيغما -ألدرتش182605متوسط Mw ~1,100,000، يستخدم بهذا الشكل
تولوينسبيكتروكيم52035درجة الطيف

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Accelerating the Global Adoption of ENERGY-EFFICIENT LIGHTING. UN Environment-Global Environment Facility, United for Efficiency (U4E). , United Nations Environment. (2017).
  2. Hafezparast, N. M., Olsson, T., Fischl, G., Aries, M. Smart versus conventional lighting in apartments - Electric lighting energy consumption simulation for three different households. Energy Build. 244, 111009(2021).
  3. Filonchyk, M., Peterson, M. P., Zhang, L., Hurynovich, V., He, Y. Greenhouse gases emissions and global climate change: Examining the influence of CO2, CH4, and N2O. Sci Total Environ. 935, 173359(2024).
  4. Pode, R. Organic light emitting diode devices: An energy efficient solid state lighting for applications. Renewable Sustainable Ener Rev. 133, 110043(2020).
  5. Thejo, N. K., Dhoble, S. J. Organic light emitting diodes: Energy saving lighting technology - A review. Renewable Sustainable Ener Rev. 16 (5), 2696-2723 (2012).
  6. Izawa, S., et al. Blue organic light-emitting diode with a turn-on voltage of 1.47 V. Nat Commun. 14 (1), 5494(2023).
  7. Tang, C. W., Vanslyke, S. A. Organic electroluminescent diodes. Appl Phys Lett. 51 (12), 913-915 (1987).
  8. Zou, S. J., et al. Recent advances in organic light-emitting diodes: Toward smart lighting and displays. Mater Chem Front. 4 (3), 788-820 (2020).
  9. Liu, S., Xie, W., Lee, C. S. Organic light-emitting diodes, what's next. Next Nanotechnol. 1, 100003(2023).
  10. Jou, J. H., Kumar, S., Agrawal, A., Li, T. H., Sahoo, S. Approaches for fabricating high efficiency organic light emitting diodes. J Mater Chem C. 3 (13), 2974-3002 (2015).
  11. Karzazi, Y. Organic Light Emitting Diodes: Devices and Applications. J Mater Environ Sci. 5 (1), 1-12 (2014).
  12. Dos Santos, J. M., et al. The Golden Age of Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials: Design and Exploitation. Chem Rev. 124 (24), 13736-14110 (2024).
  13. Xiao, L., et al. Recent Progresses on Materials for Electrophosphorescent Organic Light-Emitting Devices. Adv Mater. 23 (8), 926-952 (2011).
  14. Lee, S., et al. Deep-Blue Phosphorescence from Perfluoro Carbonyl-Substituted Iridium Complexes. J Am Chem Soc. 135 (38), 14321-14328 (2013).
  15. Hong, G., et al. A Brief History of OLEDs-Emitter Development and Industry Milestones. Adv Mater. 33 (9), e2005630(2021).
  16. Adachi, C., Sandanayaka, A. S. D. The leap from organic light-emitting diodes to organic semiconductor laser diodes. CCS Chem. 2 (4), 1203-1216 (2020).
  17. Bizzarri, C., Spuling, E., Knoll, D. M., Volz, D., Bräse, S. Sustainable metal complexes for organic light emitting diodes (OLEDs). Coordinat Chem Rev. 373, 49-82 (2018).
  18. Uoyama, H., Goushi, K., Shizu, K., Nomura, H., Adachi, C. Highly efficient organic light-emitting diodes from delayed fluorescence. Nature. 492 (7428), 234-238 (2012).
  19. Zhang, Q., et al. Efficient blue organic light-emitting diodes employing thermally activated delayed fluorescence. Nat Photonics. 8 (4), 326-332 (2014).
  20. Chen, X. K., Kim, D., Brédas, J. L. Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) Path toward Efficient Electroluminescence in Purely Organic Materials: Molecular Level Insight. Acc Chem Res. 51 (9), 2215-2224 (2018).
  21. Wang, Z., et al. Carbazole-based thermally activated delayed fluorescent emitters for efficient pure blue organic light-emitting diodes. Org Electron. , 118-106795 (2023).
  22. Tsiko, U., et al. TADF quenching properties of phenothiazine or phenoxazine-substituted benzanthrones emitting in deep-red/near-infrared region towards oxygen sensing. Dyes Pigments. 197, 109952(2022).
  23. Chen, G., et al. Triphenylamine-Functionalized Multiple-Resonance TADF Emitters with Accelerated Reverse Intersystem Crossing and Aggregation-Induced Emission Enhancement for Narrowband OLEDs. Adv Funct Mater. 33 (12), 2211893(2023).
  24. Braveenth, R., Chai, K. Y. Triazine-acceptor-based green thermally activated delayed fluorescence materials for organic light-emitting diodes. Materials. 12 (16), 2646(2019).
  25. Lee, J., et al. Oxadiazole- and triazole-based highly-efficient thermally activated delayed fluorescence emitters for organic light-emitting diodes. J Mater Chem C Mater. 1 (30), 4599-4604 (2013).
  26. Bas, E. E., Ulukan, P., Monari, A., Aviyente, V., Catak, S. Photophysical Properties of Benzophenone-Based TADF Emitters in Relation to Their Molecular Structure. J Phys Chem A. 126 (4), 473-484 (2022).
  27. Hou, B., Liu, M., Li, Y., Pan, Y., Yang, B. Effect of cyano substitution in TADF molecules on luminescence properties: A theoretical study. Chem Phys. 575, 112080(2023).
  28. Yadav, N., Deori, U., Manna, A. K., Rajamalli, P. Regulating Spatial Configuration in Donor-π-Acceptor for through-Space Exciton Transfer: Concentration-Independent Emitter for OLEDs. Adv Opt Mater. 13 (9), 2402820(2024).
  29. C, A., Pahlevani, M., Welch, G. C. Organic light emitting diodes (OLEDs) with slot-die coated functional layers. Mater Adv. 2 (2), 628-645 (2021).
  30. Negi, S., Mittal, P., Kumar, B. Impact of different layers on performance of OLED. Microsyst Technol. 24 (12), 4981-4989 (2018).
  31. Jolt Oostra, A., Blom, P. W. M., Michels, J. J. Prevention of short circuits in solution-processed OLED devices. Org Electron. 15 (6), 1166-1172 (2014).
  32. Thangaraju, K., Muralidharan, G., Jayakumar, K., Kim, Y. H., Kwon, S. K. (4,4′-N,N′-dicarbazole)biphenyl (CBP) as efficient host in cost-effective green phosphorescent OLEDs. AIP Conf Proc. 1591, 674-676 (2014).
  33. Vishwakarma, V. K., et al. Room-Temperature Columnar Liquid Crystalline Materials Based on Pyrazino[2,3-g]quinoxaline for Bright Green Organic Light-Emitting Diodes. ACS Appl Electron Mater. 1 (9), 1959-1969 (2019).
  34. S, K., Ulla, V., M, R. K., Bhat, B. R., Adhikari, A. V. New green emitters based on push-pull type pyrene substituted cyanopyridones: Design strategies and utilization in organic light-emitting diodes. Dyes Pigments. 219, 111560(2023).
  35. Mamada, M., et al. Highly Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence from an Excited-State Intramolecular Proton Transfer System. ACS Cent Sci. 3 (7), 69-777 (2017).
  36. Li, H., et al. Thermally activated delayed fluorescence materials based on 3, 3′-position substituted bis(phenylsulfonyl)benzene. Dyes Pigments. 188, 109210(2021).
  37. Dos Santos, J. M. The Golden Age of Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials: Design and Exploitation. Chem Rev. 124 (24), 13736-14110 (2024).
  38. Carter, S. A., Angelopoulos, M., Karg, S., Brock, P. J., Scott, J. C. Polymeric anodes for improved polymer light-emitting diode performance. Appl Phys Lett. 70 (16), 2067-2069 (1997).
  39. Partridge, R. H. Electroluminescence from polyvinylcarbazole films: 2. Polyvinylcarbazole films containing antimony pentachloride. Polymer. 24, 739-747 (1983).
  40. Duggal, A. R., Heller, C. M., Shiang, J. J., Liu, J., Lewis, L. N. Solution-Processed Organic Light-Emitting Diodes for Lighting. J Display Technol. 3 (2), 184-192 (2007).
  41. Prakash, S., et al. Solution-Processed OLEDs: Unique Challenges and Advantages. SID Sympos Digest Tech Papers. 44 (1), 678-681 (2013).

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

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Solution Processed OLEDsSpin CoatingThermal EvaporationColumn ChromatographySubstrate CleaningElectroluminescent SpectrumExternal Quantum Efficiency

مقالات ذات صلة