Methodenartikel

Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Nutzung organischer Leuchtdioden durch lösungsprozessierte Bauelemente Herstellung eines TADF-Emitters

DOI:

10.3791/68434

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7. November 2025

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1Materials Research Centre, Indian Institute of Science

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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OLED-Bausteine (Organic Light Emitting Diode) bieten eine überlegene Anzeigequalität mit besserem Kontrast und bieten gleichzeitig Umweltvorteile durch geringeren Energieverbrauch. Hier wird eine einfache Strategie für die lösungsprozessierte OLED-Bauelementherstellung sequentiell vorgestellt.

Zusammenfassung

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

Die Nachfrage nach energieeffizienten Lichtquellen hat in jüngster Zeit aufgrund des zunehmenden Bewusstseins für Umweltbelange und den Klimawandel einen deutlichen Anstieg erfahren. Organische Leuchtdioden (OLEDs) bieten eine überlegene Anzeigequalität, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit, was sie zur idealen Wahl für umweltbewusste Verbraucher und Branchen macht, die auf einem reduzierten CO2-Fußabdruck basieren. Die dünneren und flexibleren OLEDs haben den Bereich der Smartphones, Fernseher, Autodisplays und tragbaren Gadgets revolutioniert. In dieser Arbeit wird ein effizientes OLED-Bauelement hergestellt, das von der Synthese eines Donor-Akzeptor-basierten Emitters ausgeht und anschließend gereinigt wird. Der Prozess der organischen Synthese wird kurz erklärt. Für die Reinigung wird das Produktgemisch zunächst durch Säulenchromatographie gereinigt und dann mit Hilfe einer Temperaturgradienten-Vakuumsublimationsanlage sublimiert, um eine hochreine Verbindung zu erhalten. Das ultimative Ziel ist es, ein mehrschichtiges OLED-Gerät herzustellen, das ultrahochreine Emitter benötigt. Die Herstellung einer effizienten OLED erfordert Präzision und Fachwissen. Daher ist es für die wissenschaftliche Gemeinschaft wichtig, ein detailliertes Schritt-für-Schritt-Protokoll vorzulegen. Hier werden die Details zur lösungsprozessierten Herstellung von OLED-Bauelementen in vier Schritten entfaltet (Substratreinigung, Schleuderbeschichtung der Schichten, thermische Verdampfung der Schichten und Messung der Geräteleistung). Zunächst müssen die Substrate nach einem etablierten Protokoll gereinigt werden. Als nächstes wird die Schichtarchitektur durch Schleuderbeschichtung und thermische Abscheidung der gewünschten Materialien auf die erforderliche Dicke erhalten. Die thermische Verdampfung erfolgt über einen Hochvakuum-Thermoverdampfer mit integriertem Handschuhfach-Setup. Um die Leistung des Geräts zu erhalten, müssen die Messungen in einer dunklen Umgebung durchgeführt werden. Diese umfassende Arbeit wird fundiertes Wissen über die Herstellung von Geräten vermitteln und mehr Forscher dazu inspirieren, diese Welt mit OLEDs zu dekorieren.

Einleitung

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Mit der zunehmenden Modernisierung ist der Energieverbrauch in die Höhe geschnellt, was das Aufkommen mehrerer energieeffizienter Quellen erzwungen hat. Obwohl sie oft nicht realisiert wird, ist die Beleuchtung einer der größten Bereiche, die Strom verbrauchen. Laut einem 2017 veröffentlichten Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP)1. Beleuchtung verbraucht 15-19 % des weltweiten Stroms 1,2 und emittiert etwa 5 % der Treibhausgase in der Welt 1,3. Wenn dieses Problem nicht beachtet wird, wird sich der Stromverbrauch für Beleuchtung bis 2030vervielfachen 1,4, was den Klimawandel aufgrund der globalen Erwärmung erheblich beeinflusst. Die Entwicklung energieeffizienter Beleuchtungstechnologien5 ist daher ein immenses Versprechen für eine nachhaltige Umwelt.

Organische Leuchtdioden (OLED) haben eine Revolution im Bereich der Displays und Beleuchtung vollzogen, indem sie eine verbesserte Anzeigequalität bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz bieten 6,7. Abgesehen davon bietet es auch die erforderliche Dünnheit, Flexibilität, hohen Kontrast und weite Betrachtungswinkel. Aufgrund all dieser Vorteile nimmt der Nutzen von OLED-Materialien in verschiedenen Anwendungen, darunter Smartphones, Fernseher, tragbare Geräte und Beleuchtungssysteme für Automobile, allmählich zu8. OLEDs verwenden organische Verbindungen als Emissionsschichten und emittieren Licht bei der Strahlungsrekombination von Löchern und Elektronen 9,10,11. Die Entwicklung von OLED-Bauelementen wurde durch drei Generationen von Emittermaterialien12 vorangetrieben. Die erste sind fluoreszierende Materialien, die nur die Singulett-Exzitonen ernten können, was theoretisch zu einem internen Quantenwirkungsgrad (IQE) von 25 % führt. Die OLEDs der zweiten Generation verwenden phosphoreszierende Emitter, um Zugang zu allen Singulett- und Triplett-Exzitonen zu erhalten, da aufgrund der effizienten Spin-Bahn-Kopplung auch alle Triplett-Elektronen geerntet werden können, was zu 100% IQE13,14 führt. Diese Komplexe enthalten jedoch Schwermetalle wie Iridium (Ir) oder Platin (Pt), die Umweltbedenken und Kostenprobleme aufwerfen. Danach kommt die dritte Generation von OLEDs, bestehend aus thermisch aktivierten verzögerten Fluoreszenz-Emittern (TADF) 15,16,17,18,19.

TADF-Moleküle weisen eine kleine Energielücke zwischen Triplett- und Singulett-angeregten Zuständen auf, was ein durch thermische Energie aktiviertes Reverse Intersystem Crossing (RISC) ermöglicht und einen theoretischen IQE von 100%20 erreicht. Das Design eines TADF-Moleküls beinhaltet die Strategie, einen Donor und eine Akzeptorgruppe mit oder ohne Hilfe einer Kerneinheit zu binden. Ein geeigneter Kern unterstützt eine effiziente elektronische Kopplung zwischen der Donor- und der Akzeptorgruppe. Elektronenreiche Gruppen (z. B. Carbazol, Phenoxazin, Phenothiazin, Triphenylamin) werden im Allgemeinen als Donoren verwendet, während elektronendefiziente Gruppen (z. B. Triazin-, Oxadiazol-, Benzophenon- oder Cyanogruppen) als Akzeptorenfungieren 21,22,23,24,25,26,27. TADF-Emitter besitzen eine kleine Singulett-Dreifach-Energielücke (ΔEST), die das Reverse Intersystem Crossing (RISC) erleichtert28. In dieser Arbeit bereiten wir ein TADF-Molekül vom D-A-Typ her, das weiter verwendet wird, um ein grün emittierendes OLED-Bauelement28 herzustellen.

Mehrschichtige OLEDs haben die OLED-Technologie erheblich weiterentwickelt, indem sie die Leistungskennzahlen im Vergleich zu einschichtigen Geräten verbessert haben. Eine mehrschichtige OLED-Baurichtung enthält mehrere organische Schichten, von denen jede eine bestimmte Funktion29,30 erfüllt. Die Leistung des Geräts kann angepasst werden, indem das Material, die Dicke und die Konzentration jeder Schicht geändert werden. Die Materialien dieser Schichten werden nach ihrem Energieniveau des höchsten besetzten Molekülorbitals (HOMO) und des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals (LUMO) ausgewählt. Diese organischen Schichten bleiben zwischen den beiden Elektroden (Kathode und Anode) eingeklemmt. Sobald sie mit dem Schaltkreis verbunden sind, fließen Elektronen vom HOMO der emittierenden Moleküle durch die Anode zur Spannungsquelle, wodurch ein Loch entsteht. Während die Spannungsquelle dem LUMO des Moleküls über die Kathode Elektronen zuführt. Diese entgegengesetzten Ladungen wandern durch das Gerät und rekombinieren in der Emissionsschicht, und die strahlende Rekombination der Exzitonen emittiert Photonen. Abhängig von den emittierenden Schichtmaterialien und ihrer HOMO-LUMO-Energielücke kann die Emissionsfarbe variieren29. Es ist erwünscht, dass die Rekombination in der Emissionsschicht (EML) stattfindet; Dafür ist eine optimierte Gerätestruktur erforderlich. Wenn die Schichten und ihre Dicke nicht richtig optimiert sind, kann sich die Rekombination verschieben, was zu einer schlechten Geräteleistung führt.

Die Herstellung der mehrschichtigen Bauelemente kann von zwei Arten sein, entweder durch thermische Vakuumabscheidung oder Lösungsverarbeitung. In dieser Arbeit wird ein detailliertes Verfahren zur Herstellung eines TADF-Emitters unter Verwendung des lösungsprozessierten Verfahrens vorgestellt (bei dem die ersten drei Schichten mit einer Schleuderbeschichtung versehen werden, gefolgt von der Vakuumabscheidung der nächsten drei Schichten). Der lösungsprozessierte Herstellungsprozess der Geräte erregte mehr Aufmerksamkeit, da er kostengünstig, hochgradig skalierbar und umweltverträglich ist. Darüber hinaus ist die Materialverschwendung vergleichsweise geringer als bei der thermischen Vakuumverdampfung. Lösungsverarbeitetes Material kann bei Raumtemperatur abgeschieden werden, was es zu einer geeigneten Wahl macht, die die Herstellung auf flexiblen und wärmeempfindlichen Substraten ermöglicht. Tatsächlich kann das Gerät für Moleküle mit geringer thermischer Stabilität nur mit dieser Methode hergestellt werden. Es gibt jedoch einige Dinge, die vor der Herstellung zu beachten sind. Die Löslichkeit des Emitters, die Stabilität und die Gleichmäßigkeit der Folie müssen überprüft werden.

Hier haben wir ein TADF-Molekül vom Typ D-A hergestellt, das weiter verwendet wird, um ein grün emittierendes OLED-Bauelement28 herzustellen. Zunächst wird die Synthesestrategie für den TADF-Emitter 2BPy-oTC kurz und bündig diskutiert; Über die ausführliche Diskussion wird bereits in dem früheren Beitrag unserer Gruppe28 berichtet. Darüber hinaus wurde das synthetisierte Material durch Säulenchromatographie gereinigt, und um hochreines Material zu erhalten, wurde es mit einem Hochvakuum-Sublimationsaufbau mit Temperaturgradienten sublimiert. Der Reinigungsschritt ist äußerst notwendig, da jede Spurenverunreinigung die Leistung des Geräts beeinträchtigt. Als nächstes wurden für die Herstellung des Geräts mit Indiumzinnoxid (ITO)-gemusterten Glassubstraten entnommen und gereinigt. Die Reinigung der Untergründe ist sehr wichtig31. Die ITO-beschichteten Substrate wurden gründlich gereinigt, indem sie mit Seifenlösung, Reinstwasser und organischen Lösungsmitteln beschallt wurden, gefolgt von einer Ozonreinigung. Als nächstes wurde die Lochinjektionsschicht (HIL) auf das ITO-Substrat (Anode) geschleudert, und die Polymerschicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Polystyrolsulfonat(allgemein bekannt als PEDOT: PSS) wurde als HIL genommen. Die Lochtransportschicht (HTL) wurde auf HIL spinntbeschichtet. Diese Schicht hilft bei der Wanderung der Löcher in Richtung der Emissionsschicht. Poly(9-vinylcarbazol) (PVK), das ein ähnliches HOMO-Energieniveau wie PEDOT: PSS aufweist, wurde als HTL verwendet. Darüber hinaus wurde die emittierende Schicht (EML) auf HTL spinntbeschichtet. Um eine Konzentrationslöschung in den meisten TADF-basierten Bauelementen zu vermeiden, wird das Emittermolekül in einer Wirtsmatrix dispergiert. In dieser Studie wurden 10 Gew.-% von 2BPy-oTC in den Wirt N,N′-Dicarbazolyl-4,4′-biphenyl (CBP) eingenommen, der ein bekannter Wirt für den grünen Emitter 32,33,34 ist. Anschließend wurden diese hergestellten Substrate in den thermischen Verdampfer geladen. Die Elektronentransportschicht (ETL) und die Elektroneninjektionsschicht (EIL) wurden durch thermische Verdampfung abgeschieden. Diese thermische Verdampfung erfordert eine präzise Steuerung der Abscheidungsgeschwindigkeit in einer Hochvakuumumgebung. 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1 H-benzimidazol) (TPBi) wurde als ETL abgeschieden, was hilft, die Elektronen von EIL auf die EML zu übertragen, und 8-Hydroxychinolinolato-lithium (Liq) wurde als EIL verwendet, das die Elektronen durch einen Tunneleffekt in die Bauelementarchitektur injiziert. Abschließend wurden 100 nm Aluminium mit einer Kathodenmaske abgeschieden. Die Gesamtstruktur des Geräts sieht also wie folgt aus - ITO/ PEDOT:PSS (30 nm)/ PVK (30 nm)/ 10 Gew.-% 2BPy-oTCz in CBP (30 nm)/ TPBi (50 nm)/ Liq (2 nm)/ Al (100 nm).

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Protokoll

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HINWEIS: Geräte sind sehr empfindlich gegenüber Staub und Fremdpartikeln; Jede Art von Verunreinigung kann die tatsächliche Leistung des Emitters beeinträchtigen und möglicherweise zu Funktionsstörungen oder Kurzschlüssen im Gerät führen. Diese müssen also an einem sauberen Ort mit äußersten Vorsichtsmaßnahmen hergestellt werden. Es wird empfohlen, die Geräte in der Handschuhbox in einer kontrollierten Feuchtigkeits- und Sauerstoffumgebung (Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt 0,1 ppm) vorzubereiten.

1. Synthetische Emitter-Strategie

  1. Finden Sie mit Hilfe einer Literaturrecherche ein geeignetes Design für ein Donor-Akzeptor-basiertes TADF-Molekül. Hinterfragen Sie die vorgeschlagene Struktur durch theoretische Berechnungen; Wenn es die Anforderungen erfüllt, fahren Sie mit der Synthese fort. Wenn das Molekül ΔEST < 0,2 eV hat, kann es im Allgemeinen die TADF-Eigenschaft 35,36,37 aufweisen.
    HINWEIS: Für diese Studie wurde das Molekül 2BPy-oTCz als Emitter28 verwendet. Dabei fungiert das elektronenreiche 3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol (TC) als Elektronendonoreinheit, während Phenyl(pyridin-2-yl)methanon (2BPy) mit einer angehängten elektronegativen Carbonylgruppe als Akzeptoreinheit fungiert. Der Syntheseweg ist in Abbildung 1 dargestellt, und die detaillierten Charakterisierungen sind in einer früheren Veröffentlichung28 enthalten.

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Abbildung 1: Syntheseprozess für den Emitter 2BPy-oTC. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

2. Reinigung des Strahlers

  1. Aufreinigung der synthetisierten Verbindung durch Säulenchromatographie. Verwenden Sie ein Ethylacetat/n-Hexan-Gemisch als Eluent.
  2. Erhalten Sie eine hochreine Verbindung (>99,9 %), indem Sie die Verbindung mit einem Hochvakuum-Thermosublimationsaufbau mit Temperaturgradient sublimieren. Dadurch wird die Verunreinigung von der Verbindung anhand ihrer Sublimationstemperatur getrennt.

3. Herstellung des lösungsverarbeiteten Geräts

HINWEIS: Hier, in diesem Papier, werden die Schritte zum Herstellen einer lösungsverarbeiteten Vorrichtung mit dem Emitter 2BPy-oTC demonstriert. Das schematische Bild der Bauelementarchitektur und der molekularen Strukturen ist in Abbildung 2 dargestellt.

figure-protocol-2
Abbildung 2: Molekulare Schichten, die für die Herstellung des Geräts verwendet werden. (A) Gerätearchitektur, die die Dicke und die HOMO-LUMO-Energieniveaus aller Schichten anzeigt. (B) Molekularstruktur von PVK, CBP, Liq und TPBi. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

  1. Reinigung des Untergrunds
    1. Um gute Geräte herzustellen, müssen Substrate gründlich gereinigt werden. Nehmen Sie gemusterte ITO-Glassubstrate.
      HINWEIS: Diese strukturierten ITO-Substrate können von unterschiedlicher Art sein; Es kann 2/4/6/8 Pixel enthalten und die Größe der Pixel kann ebenfalls variieren. In diesem Papier wurden Substrate mit 6 Pixeln verwendet, und nach der Herstellung des Geräts beträgt die Fläche von 1 Pixel etwa 4,5 mm2.
    2. Bewahren Sie die Substrate zur Reinigung in einem Substrathalter auf. Dann in Aceton (in einem Becherglas) eintauchen und 10 Minuten lang in einem Ultraschallbad beschallen (Temperatur bei ca. 40 °C halten).
    3. Die Substrate werden nacheinander 10 Minuten lang mit Isopropylalkohol beschallt, gefolgt von 1 % (v/v) Helmanex III-Seifenwasser, Reinstwasser, Aceton und Isopropylalkohol. Halten Sie die Temperatur bei etwa 40 °C, und eine ordnungsgemäße Reinigung ist erforderlich, um Staub und organische Rückstände von den Substraten zu entfernen.
    4. Nehmen Sie die Substrate heraus und trocknen Sie sie anschließend mit einer Stickstoffpistole. Identifizieren Sie danach die ITO-Seite auf dem Substrat, indem Sie die Leitfähigkeit mit einem Multimeter überprüfen, und reinigen Sie dann die ITO-Oberfläche mit einem UV-Ozonreiniger.
  2. Schleuderbeschichtung von HIL, HTL und EML
    1. Um die Lochinjektionsschicht (HIL) auf die ITO-Oberfläche zu schleudern, filtrieren Sie zunächst das handelsübliche PEDOT:PSS durch einen 0,45 μm PTFE (Polytetrafluorethylen) Spritzenvorsatzfilter38 in ein Fläschchen. Bedecken Sie die leitende Oberseite der Substrate mit dem gefilterten PEDOT: PSS.
    2. PEDOT:PSS enthält Wasser; Beschichten Sie es außerhalb des Handschuhfachs, da sonst der Feuchtigkeitsgehalt im Handschuhfach zunimmt.
      HINWEIS: Für diese Arbeit wurde eine 30 nm dicke Schicht mit einer U/min von 5000 U/min und einer Beschleunigung von 2000 Umdrehungen/s, Dauer 60 s, spinbeschichtet. Optimieren Sie die Dicke dieser HIL-Schicht je nach Bedarf.
    3. Halten Sie das beschichtete Substrat zum Glühen ca. 20 min auf einer Heizplatte bei 140 °C. Wischen Sie die Seiten und die Unterseite des Substrats mit einem feuchten Tupfer oder einem fusselfreien Tuch ab. Legen Sie die Substrate nach dem Glühen in die Glovebox.
    4. In der Handschuhbox 30 nm PVK (10 mg/ml Lösung in Chlorbenzol) als Hole Transport Layer (HTL) auf HIL39 mit einer Drehzahl von 4000 U/min und einer Beschleunigung von 2000 Umdrehungen/s, Dauer 60 s, drehen.
    5. Auch hier auf einer heißen Platte bei 140 °C ca. 20 min zum Glühen aufbewahren.
      HINWEIS: Da die Siedetemperaturen von Wasser und Chlorbenzol 100 °C bzw. 132 °C betragen, wurde die Glühtemperatur bei 140 °C gehalten, was über diesen Siedetemperaturwerten liegt.
    6. Um das EML zu beschichten, filtrieren Sie die in den Emitter eingebettete Host-Lösung durch einen 0,45-μm-PVDF-Spritzenvorsatzfilter in ein Glasfläschchen. Schleuderbeschichtung einer 30 nm Schicht mit einer Drehzahl von 3000 U/min und einer Beschleunigung von 1500 Umdrehungen/s, Dauer 60 s.
      HINWEIS: In dieser Arbeit wurden 10 Gew.-% von 2BPy-oTC im CBP-Wirt als EML genommen (9 mg Wirt und 1 mg Emitter in 1 ml Toluol).
      1. Um 10 Gew.-% des Emitters herzustellen, bereiten Sie zunächst 10 mg/ml-Stammlösungen in Toluol sowohl des Emitters als auch des Wirts in separaten Glasfläschchen vor. Beschallen Sie das Emitterfläschchen und erhitzen Sie das Host-Fläschchen auf 70 °C, um homogene Lösungen herzustellen. Fügen Sie nun host:-Emitter im Verhältnis 9:1 hinzu, um eine Emitterlösung mit 10 Gew.-% zu erhalten.
    7. Wischen Sie die Seiten und den Boden des Substrats mit ITO-Muster mit Toluol ab und übertragen Sie es auf einen metallischen Substrathalter in den thermischen Verdampfer (Abbildung in SI beigefügt).
  3. Vorbereitung der Verdampfungskammer und Verdampfung der organischen Schichten.
    Abscheidung der ETL-, EIL- und Kathodenschicht durch thermische Vakuumabscheidung. Scheiden Sie die erforderliche Dicke der Schichten ab, indem Sie die Verdunstungsraten und die Verdunstungszeit steuern. Verdampfen Sie 50 nm TPBi, 2 nm Liq und 100 nm Aluminium, um die Herstellung des Geräts abzuschließen.
    1. Schalten Sie den Verdampfer und den Kühler (für die Wasserzirkulation) ein.
    2. Bewahren Sie die sublimierten ETL-, EIL- und Kathodenmaterialien für die thermische Verdampfung in den entsprechenden Quarztiegeln auf.
      HINWEIS: 2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1 H-benzimidazol) (TPBi) wurde als ETL eingenommen, 8-Hydroxychinolinolato-lithium (Liq) wurde als EIL und Aluminium als Kathodenmaterial in dieser Studie eingenommen. Abbildung 3 zeigt, dass maximal 10 Materialien in den thermischen Verdampfer geladen werden können, um unterschiedliche Materialien abzuscheiden.
    3. Überprüfen Sie die Lebensdauer aller Sensoren, bevor Sie mit der Verdampfung beginnen. Nachdem Sie die Substrate in die Vakuumkammer eingelegt haben, verriegeln Sie die Tür und schalten Sie die Vakuumpumpe ein. Es dauert etwa 1 Stunde, bis das Vakuum erreicht ist. Wenn das Vakuum 10-6 mbar erreicht, starten Sie den Verdampfungsprozess.
      HINWEIS: Überprüfen Sie die Lebensdauer der Kristalle; Sie sollten über 80 liegen, sonst den Sensorquarz wechseln. Die Zeit, die benötigt wird, um das Vakuum zu erreichen, kann je nach Kapazität der Pumpe variieren.
    4. Um eine homogene Abscheidung zu gewährleisten, beginnen Sie mit der Drehung der Substratplatte in der Ebene.
    5. Heizen Sie den TPBi-Tiegel vor, indem Sie den TPBi-Tiegel einschalten. Steuern Sie die Verdampfungsrate, indem Sie den Stromfluss steuern. Sobald sich die Rate bei etwa 1-1,5 Å/s stabilisiert hat, öffnen Sie den Verschluss für die Abscheidung.
    6. Schließen Sie nach dem Verdampfen von 50 nm TPBi den Verschluss, um die Abscheidung zu stoppen. Reduzieren Sie die Erwärmung, indem Sie den Stromfluss reduzieren. Warten Sie, bis der Tiegel abgekühlt ist.
    7. Auf ähnliche Weise heizen Sie bei EIL den Liq-Tiegel vor, indem Sie den Liq-Tiegel einschalten. Sobald sich die Verdampfungsrate bei etwa 0,2 Å/s stabilisiert hat, öffnen Sie den Verschluss für die Abscheidung.
    8. Schließen Sie nach dem Verdampfen von 2 nm Liq den Verschluss, um die Abscheidung zu stoppen. Reduzieren Sie die Erwärmung, indem Sie den Stromfluss reduzieren. Warten Sie, bis der Tiegel abgekühlt ist.
    9. Schalten Sie die Drehung der Substratplatte aus.
    10. Da beide organischen Schichten abgeschieden sind, ist es Zeit für die Verdampfung des Aluminiums (für die Kathode). Ändern Sie die Maske, um Aluminium abzulagern.
      HINWEIS: Im Allgemeinen werden in allen Setups zwei verschiedene Masken aufbewahrt, eine für die Abscheidung organischer Schichten und die andere für die Abscheidung von Kathodenmaterialien.
    11. Schalten Sie die Rotation der Substratplatte für eine homogene Abscheidung ein und stellen Sie sie auf 18 U/min ein.
    12. Heizen Sie das Aluminiumboot vor, indem Sie das Aluminiumboot einschalten. Sobald sich die Verdampfungsrate bei etwa 2-3 Å/s stabilisiert hat, öffnen Sie den Verschluss für die Abscheidung.
    13. Nach dem Verdampfen von 100 nm Al schließen Sie den Verschluss, um die Abscheidung zu stoppen. Reduzieren Sie die Erwärmung, indem Sie den Stromfluss reduzieren. Warten Sie, bis das Boot abgekühlt ist. Das Glühen von heißem Aluminium wird in SI angegeben.
    14. Schalten Sie die Drehung aus.
    15. Warten Sie 45-60 Minuten, damit sich die Partikel in der Kammer absetzen. Entnehmen Sie die Geräte durch das Handschuhfach aus dem Verdampfer.
  4. Messung von Geräteparametern
    1. Kalibrieren Sie den OLED-Messaufbau.
    2. Halten Sie das Gerät auf einem Messaufbau. Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen zwischen Kathode und Anode korrekt sind.
    3. Messen Sie die Kennlinien des Geräts, indem Sie die Spannung von 0 auf 20 V in Schritten von 0,5 V in einer dunklen Umgebung mit Hilfe eines Quellenmessgeräts und eines Multimeters ändern. Verwenden Sie einen Silizium-Photodetektor, um das Signal zu erkennen.
    4. Um andererseits die EL-Emission zu erhalten, messen Sie die Lumineszenz bei verschiedenen Spannungen in einer dunklen Umgebung mit Hilfe eines Fluoreszenzspektrophotometers. Wählen Sie das Emissionsfenster von 300-800 nm.
    5. Mit Hilfe der OLED-Messsoftware können mit den Eingabewerten der bekannten Pixelfläche, des Abstands zwischen dem Gerät und dem Fotodetektor und der Verstärkung des Fotodetektors die korrekten Geräteparameter erhalten werden. Es können die Stromdichte (J), die externe Quanteneffizienz (EQE), die Lichtausbeute (ƞP), die Stromeffizienz (ƞL) und die Leuchtdichte (L) berechnet werden.

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Ergebnisse

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Abbildung 3A zeigt die Anordnung aller Tiegel (oder Boote) im Inneren des thermischen Verdampfers und die verwendeten Materialien in ihren jeweiligen Positionen. Das Setup besteht aus 10 Booten, was bedeutet, dass maximal 10 verschiedene Materialien geladen werden können. Abbildung 3B zeigt die Position aller sechs Sensoren. Diese Quarzkristall-Mikrowaagen-Sensoren (QCM) helfen dabei, die tatsächlichen Dickenwerte von verdampfte...

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Diskussion

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Das obige Verfahren dient als umfassender Leitfaden für die Synthesestrategie eines TADF-Moleküls, die Reinigung, die Herstellung lösungsprozessierter Bauelemente und die Charakterisierung von OLEDs. Das OLED-Gerät wurde durch einfache Lösungsverarbeitung40 der Emissionsschicht hergestellt. Dies führt zu niedrigen Kosten und einer einfachen Steuerung des Gewichtsprozentsatzes des Hosts in der Emissionsschicht. Diese Methode ermöglicht auch eine einfache Skalierbar...

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Offenlegungen

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Die Autoren legen keinen Interessenkonflikt offen.

Danksagungen

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

Das Prime Minister Research Fellowship (PMRF) wird dankenswerterweise von S.I.C. und S.C. für das Promotionsstipendium anerkannt. S.B. dank des IISc-Institute of Eminence (IoE) Postdoctoral Fellowship. Die University Grants Commission (UGC) und das Bildungsministerium (MoE) werden von der S.H.N. bzw. der N.Y. für ihr Promotionsstipendium anerkannt. P.R. dankt für die finanzielle Unterstützung durch den Rat für wissenschaftliche und industrielle Forschung (CSIR) [Förderkennzeichen - 01WS(031)/2023-24/EMR-II/ASPIRE].

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
13 mm x 0,22 μ m  PVDF-SpritzenfilterBSB PharmaBSBPTF1345
13 mm x 0,45 μ m  PTFE-SpritzenfilterBSB PharmaBSBPV1345
2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol) (TPBi)BLD PharmaBD234896Sublimiert
8-Hydroxyquinolinolato-Lithium (Liq)BLD PharmaBD446731Sublimiert
AcetonPurechemals solche verwendet
Aluminiumpellet Kurt J. LeskerEVMAL50EXQD99,999 % rein
ChlorbenzolSpectrochem10342>99% puriss AR
Hellmanex III SeifenlösungSigma-AldrichZ805939Verwendete 1% (v/v) Seifenlösung
IsopropylalkoholPurechemals solche verwendet
ITO-gemustertes GlassubstratZhuhai Kaivo Optoelectronic Technology Co., Ltd.Artikel Nr. 004-1520-SKPlattenwiderstand< 17 Ohm/Quadratmeter, Größe = 15*20*1,1 mm, Übertragungsleistung>82 %
N,N&prim;-Dicarbazolyl-4,4′-biphenyl (CBP)BLD PharmaBD21599Sublimiert
PEDOT: PSSOssila (gekauft)Clevios P VP AI 4083 
Poly(9-Vinylcarbazol) (PVK)Sigma-Aldrich182605durchschnittlich MW ~1.100.000, verwendet als solche
ToluolSpectrochem52035Spektroskopie-Qualität

Referenzen

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