Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.

Methodenartikel

Reaktiven Aufdampfen von konjugierten Polymerfilmen auf beliebigen Substraten

37.3K Ansichten

DOI:

10.3791/56775

17. Januar 2018

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieser Beitrag stellt ein Protokoll für die reaktiven Aufdampfen von poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene) und Poly (Thieno [3,2 -b] Thiophen) Filme auf Objektträger und rauen Substraten, wie Textilien und Papier.

Zusammenfassung

Wir zeigen eine Methode conformally konjugierte Polymere auf beliebigen Substraten mit einer maßgeschneiderten, Niederdruck Reaktionskammer zu beschichten. Leitfähige Polymere, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) und poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), und eine halbleitende Polymere, Poly (Thieno [3,2 -b] Thiophen) (PTT), auf unkonventionelle abgelagert wurden, sehr ungeordnet und texturierten Substraten mit hohen Flächen wie Papier, Handtücher und Gewebe. Dies berichtet Ablagerung Kammer ist eine Verbesserung der bisherigen Dampf-Reaktoren, weil unser System flüchtigen und nichtflüchtigen Monomere wie 3,4-Propylenedioxythiophene und Thieno aufnehmen kann [3,2 -b] Thiophen. Verwertung von festen und flüssigen Oxidantien sind auch gezeigt. Eine Einschränkung dieser Methode ist, dass es anspruchsvoll in Situ Dicke Monitore fehlt. Polymerbeschichtungen gemacht durch die häufig verwendete lösungsorientierter Beschichtungsverfahren, wie Spin-Coating und Oberflächen zu veredeln, sind oft nicht einheitlich oder anfällig für mechanische Abbau. Dies berichtet Vapor Phase Abscheidungsverfahren überwindet diese Nachteile und ist eine starke Alternative zu gemeinsamen Lösung basierende Beschichtungsverfahren. Insbesondere sind Polymerfolien beschichtet durch die gemeldeten Methode einheitlich und winkeltreue auf rauen Oberflächen, auch bei einer Mikrometer Skala. Mit dieser Funktion können für zukünftige Anwendung von Dampf hinterlegt Polymeren in Geräten der Unterhaltungselektronik auf flexibel und stark strukturierte Untergründe.

Einleitung

Durchführung von Polymeren und halbleitenden Materialien haben einzigartige Eigenschaften, wie Flexibilität1, Dehnbarkeit2, Transparenz3und niedriger Dichte,4 die außergewöhnliche Möglichkeiten für die Erstellung von bieten nächsten Generation elektronischen Geräten auf untraditionelle Substrate. Derzeit sind viele Forscher bestrebt, die einzigartigen Eigenschaften von Polymeren Materialien flexibel erstellen und/oder wearable-Electronics-5,-6 und smarte Textilien7nutzen. Die Fähigkeit zur co....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

Lesen Sie MSDS für Reagenzien und befolgen Sie alle chemischen Sicherheitsmaßnahmen gemäß Ihrer Institution.

(1) Ablagerung von Cl-PProDOT und Cl-PTT

  1. Bauen Sie die Struktur der Custom-Built röhrenförmigen Dampf Deposition Kammer wie in Abbildung 1dargestellt.
    1. Machen Sie eine 1/4-Zoll (Außendurchmesser, O.D) verschmolzen Quarz Seiteneinlauf zu einem 2-Zoll (O.D) Quarzglas Schlauch. Machen Sie eine Kühlfalle mit einem speziell angefertigten U-Form 1-Zoll Edelstahl-Rohr und einem Dewar-Kolben.
    2. Schließen Sie das Quarzrohr mit Vakuummeter und Kühlfalle mit Edelstahl-KF Steckern und Quick....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

Die Dicke der Cl-PProDOT Filme auf 1,3 x 2,5 cm Glas-Objektträger auf diskrete seitlichen Positionen entlang dem Zentralrohr gesetzt gebildet wurden durch ein Profilometer (Abbildung 3) gemessen. Leitfähigkeiten wurden von Widerstandsmessungen Messungen mit einer selbstgebauten Vierpunkt-Sonde-Teststation berechnet. Die gemessene Leitfähigkeit eines 100 nm dicken Cl-PProDOT Films auf Objektträgern ist 106 S/cm, die ausreicht, um diesen Film als eine mögliche .......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

Der Mechanismus der Reaktion ist oxidative Polymerisation. Polymer-Beschichtung-Methoden mit dem gleichen Mechanismus gehören Electropolymerization17 und Dampf Phase Polymerisation18. Electropolymerization erfordert eine leitfähige Substrat, den Vorteil des einheitlichen und konforme Beschichtung fehlt, und ist eine umweltschädliche lösungsorientierte Methode19. Die bestehenden Dampf Phase Polymerisation Methode ist ähnlich der Methode hier berichtet.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Die Autoren erkennen dankbar finanziellen Unterstützung durch die uns Air Force Office of Scientific Research, unter Vertragsnummer FA9550-14-1-0128. T. L. A. erkennt auch dankbar teilweise Unterstützung von David und Lucille Packard Foundation.

....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
3,4-Ethylendioxythiophen, 97%Sigma Aldrich483028
3,4-Propylendioxythiophen, 97%Sigma Aldrich660485
Thieno[3,2-b]thiophen, 95%Sigma Aldrich702668
FeCl3, 97%Sigma Aldrich157740
Br2Sigma Aldrich
207888

Referenzen

  1. Kaltenbrunner, M., et al. Ultrathin and lightweight organic solar cells with high flexibility. Nat. Commun. 3, 770(2012).
  2. Savagatrup, S., Printz, A. D., O'Connor, T. F., Zaretski, A. V., Lipomi, D. J. Molecularly Stretchable Electronics. Chem. Mater. 26, 3028-3041 (2014).
  3. Lee, J. -Y., Connor, S. T., Cui, Y., Peumans, P.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Schlagwörter

PEDOT AbscheidungPProDOT AbscheidungPTT AbscheidungGasphasenbeschichtungTextilelektronikRasterkraftmikroskopieRasterelektronenmikroskopieR ntgenphotoelektronenspektroskopie