Los autores presentan un método para fabricar celdas electroquímicas estables emisoras de luz blanca utilizando la emisión de exciplexes formados entre un polímero de fluoreno emisor de azul y aminas aromáticas.
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Artículo de método
La fabricación de la luz blanca de emisores de celdas electroquímicas con emisión estable de exciplejos
En este artículo
Resumen
Resumen
Los autores presentan un método para la fabricación estable de emisión de luz blanca a partir de células electroquímicas emisores de luz de polímero (plecs) que tiene una capa activa que consiste en poli-azul fluorescente (9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diilo) ( PFD) y moléculas trifenilamina π-conjugados. Esta emisión de luz blanca se origina a partir exciplejos formados entre PFD y aminas en estados excitados electrónicamente. Un dispositivo que contiene PFD, 4,4 ', 4' '- tris [2-naftilo (fenil) amino] trifenilamina (2-TNATA), poli (óxido de etileno) y K 2 CF 3 SO 3 mostró emisión de luz blanca con Commission Internationale de l'Éclairage (CIE) coordenadas (0,33, 0,43) y un índice de rendimiento de color (CRI) de Ra = 73 a una tensión aplicada de las mediciones de voltaje constante 3,5 V. mostró que la CIE coordenadas (0,27, 0,37), Ra de 67, y el color emisión observada inmediatamente después de la aplicación de una tensión de 5 V fueron casi sin cambios y estable después de300 sec.
Introducción
La investigación y el desarrollo de celdas electroquímicas emisoras de luz (PLEC) de polímeros se han expandido en los últimos años. De 1 a 15 PLEC son similares a los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) en el sentido de que ambos son dispositivos orgánicos emisores de superficie y se espera que se abran camino en futuras aplicaciones de iluminación. Los OLED ya están en el mercado, pero el costo sigue siendo alto, una de las razones es que los OLED necesitan una estructura de dispositivo complicada con múltiples capas. Por el contrario, los PLEC tienen una estructura de dispositivo muy simple que consta de una sola capa activa (capa emisora) entre un par de electrodos. Esto significa que los PLEC son adecuados para los procesos de producción en masa, como la impresión y el recubrimiento de rollo a rollo.
A PLEC tiene una capa activa que consiste en un polímero fluorescente π-conjugado (FCP). El FCP se puede dopar electroquímicamente con un electrolito polimérico (una mezcla de un polímero conductor de iones y una sal). El FCP se dopa con p en el lado del ánodo y se dopa con n en el lado del cátodo durante el funcionamiento, y genera excitones que emiten luz entre las regiones dopadas p y n. Por lo tanto, el color de emisión refleja la longitud de onda de emisión de excitones (=fluorescencia) del FCP.
La emisión estable de luz blanca es importante para las aplicaciones de iluminación, y las técnicas de mezcla de colores que emplean dos o más emisores se han utilizado ampliamente para lograr esto. 10-14 Recientemente, presentamos un enfoque diferente para obtener una emisión estable de luz blanca, utilizando una capa activa que contiene poli(9,9-di-n-dodecililfluorenil-2,7-diil) (PFD) y aminas aromáticas π conjugadas fluorescentesazules 15. Esta emisión de luz blanca proviene de los exciplexos formados entre las moléculas de PFD y amina en estados excitados. La emisión Exciplex tiene un espectro más amplio en comparación con la emisión de excitones de la PDF y/o aminas, lo que le da un color cercano al de la luz natural. Esto se traduce en un índice de reproducción cromática (CRI) más alto, que es preferible para aplicaciones de iluminación.
En este artículo, los autores describen el procedimiento utilizado para fabricar las LECs basadas en exciplex y muestran la estabilidad de su emisión de luz blanca.
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Protocolo
1. Preparación de soluciones capa activa
- Solución de la capa activa de los dispositivos de PFD amina dopado
NOTA: El PFD, 4,4 ', 4' '- tris [2-naftil (fenil) amino] trifenilamina (2-TNATA), 9,9-dimetil-N, N' di (1-naftil) - N , N 'difenil-9H-fluoreno-2,7-diamina (DMFL-NPB), poli (óxido de etileno) (PEO), se utilizaron tal como se recibieron. El trifluorometanosulfonato de potasio (K 2 CF 3 SO 3) se secó a vacío a 200 ° C durante 1 hora antes de su uso.- Para los dispositivos que tienen un PFD: relación de amina de 1: 0,25, se disuelven 10 mg de PFD y 2,5 mg de la amina aromática en 1 ml de cloroformo y se agita durante 1 hora a 40 ° C. Para los que tienen un PFD: relación de amina de 1: 1, utilizar 10 mg de la amina aromática.
- Por separado, se disuelven 10 mg de PEO en 1 ml de ciclohexanona y se agita durante 1 hora a 60 ° C, y se disuelven 2,5 mg de trifluorometanosulfonato de potasio (KCF 3 SO 3) en 1ml de ciclohexanona y se agita durante 1 hora a 40 ° C.
- Añadir 0,78 ml de la solución de PEO y 0,147 ml de la solución de KCF 3 SO 3 a la solución PFD utilizando micropipetas. Se agita la solución mixta durante 4 horas a 40 ° C.
- Filtrar la solución se mezcló usando un filtro de membrana antes de girar recubrimiento.
- Solución de la capa activa para el dispositivo PFD no dopado
- Para el dispositivo PFD no dopado, se disuelven 10 mg de PFD en 1 ml de cloroformo y se agita durante 1 hora a 40 ° C. Los pasos que siguen son los mismos que los descritos anteriormente para los PFDs amina dopado en 1.1.2 - 1.1.4.
2. fabricación de dispositivos LEC
NOTA: El proceso de fabricación de dispositivos de LEC se resume en la Figura 1.
- óxido de indio-estaño (ITO) modelada sustratos de vidrio limpias con ultrasonidos detergente diluido, seguido de agua desionizada, acetona y 2-propanol usando unabaño de escritorio de ultrasonidos (38 kHz) durante 3 min para cada paso. Por último, eliminar el disolvente usando un soplador de N2.
- Tratar los sustratos con UV / O 3 para 3 min usando un UV / O 3 unidad de tratamiento de acuerdo con el protocolo del fabricante. Realizar el proceso de recubrimiento de la capa activa en una atmósfera inerte en una caja de guantes.
- Establecer un sustrato limpiado en la cabeza de una recubridora de rotación. Dispensar alrededor de 100 l de la solución de la capa activa utilizando una micropipeta. Girar el sustrato de la siguiente manera: 800 rpm durante 60 seg, a aumentar la tasa a 1.000 rpm durante 3 segundos, a continuación, girar a 1000 rpm durante 10 s. El espesor de la capa activa será de alrededor de 150 nm.
- Se secan los sustratos revestidos de la noche a la mañana guantera.
- Retirar el exceso de polímero para asegurar una conexión adecuada del electrodo y la encapsulación.
- Coloque los sustratos sobre un soporte de evaporación para la deposición de aluminio. Cargar el soporte en la cámara de evaporación, y térmicamente depositar una capa de 100 nm de aluminioa una velocidad de evaporación de 0,4 nm / seg a través de una máscara de la evaporación de acero inoxidable, que tiene 3 mm de ancho aberturas para depositar los contraelectrodos de aluminio.
- Cuando la deposición se ha completado, la transferencia de los dispositivos a una caja de guantes bajo una atmósfera inerte. Aplicar una gota de resina epoxi curable UV en la forma de un rectángulo con un dispensador. Coloque una cubierta de vidrio (15 mm x 12 mm x 0,7 mm de espesor) en la resina para encapsular el dispositivo (véase la Figura 1).
- Curar la resina usando la radiación UV (dosis acumulativa: 6.000 mJ / cm 2, longitud de onda: 365 nm) a partir de una fuente de luz UV-LED.
3. Caracterización
- mediciones JVL
NOTA: La densidad de corriente (J) de baja tensión (V) -luminance (L) (JVL) las características y las coordenadas Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) se midieron utilizando un detector de foto espectral equipado con un monitor de fuente de corriente de tensión continua. El sistema de medición se controla mediante unaPC con un software de control personalizado para la adquisición de datos. El sistema fue calibrado protocolo siguiente del fabricante y las mediciones se realizaron en la oscuridad bajo una cortina de negro.- Conectar los terminales a los contactos del dispositivo con pinzas de cocodrilo. Coloque el dispositivo en la etapa de medición.
- Ejecutar el software de control para la adquisición de datos. El sistema controla el voltaje aplicado y la corriente con el tiempo y recoge los espectros de emisión por el espectrómetro a través de una fibra óptica.
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Resultados
La electroluminiscencia (EL) espectros se utiliza para calcular las coordenadas CIE y los valores de CRI (Figuras 2, 4, 5). Se recogieron las imágenes fotográficas de los dispositivos emisores para verificar la blancura de la emisión (Figura 3).
Los espectros de EL de los dispositivos de PFD amina dopado y el dispositivo de PFD no dopado se muestra en la Figura 2. El dispositi...
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Discusión
El LEC tiene una que contiene PFD hidrófobo y aminas aromáticas, y óxido de polietileno hidrófilo y KCF 3 SO 3 capa activa. Debido a que estos materiales tienen muy diferentes solubilidades, cuidadosa preparación de la solución de recubrimiento por centrifugación es crítico para evitar la solvatación incompletos. Cada uno debe disolverse primero por separado y completamente en disolventes con suficiente capacidad de solvatación, a continuación, las soluciones se mezclan entre sí para formar una mez...
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado en parte por una subvención-en-Ayudas a la Investigación Científica (Nº 24225003). Este trabajo fue apoyado financieramente por el JX Nippon Oil & Energy Corporation.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Poli(9,9-di-n-dodecililfluorenil-2,7-diil) (PFD) | Aldrich | 571660 | |
| 4,4',4' «-Tris[2-naftil(fenil)amino] trifenilamina (2-TNATA) | Aldrich | 768669 | |
| 9,9-dimetil-N,N» -di(1-naftil)-N,N' -difenil-9H-fluoreno-2,7-diamina (DMFL-NPB) | Aldrich | ||
| Poli(óxido de etileno) (PEO) | Aldrich | 182028 | |
| tirifluorometanosulfonato de potasio (KCF3SO3) | Aldrich | 422843 | secado al vacío a 200 ° C para 2 hr antes de usar |
| Chloroform | Kanto Chemical Co. | 08097-25 | |
| Ciclohexanona | Kanto Chemical Co. | 07555-00 | |
| SCAT 20-X (detergente) | Daiichi Kogyo Seiyaku | diluido con agua | |
| Acetona | Kanto Chemical Co. | 01866-25 | Grija electrónica |
| 2-propanol | Kanto Chemical Co. | 32439-75 | Grieta electrónica |
| 13 mm GD/X Dispositivo de filtro desechable PVDF Medios filtrantes, carcasa de polipropileno | Whatman | 6872-1304 | |
| UV/O3 Unidad de tratamiento | SEN Lights Co. | SSP16-110 | |
| Detector de fotos espectrales | Otsuka Electronics | MCPD 9800 | |
| Monitor de fuente de corriente de voltaje | ADCMT | 6241A | |
| Máscara de evaporación | Process Service Co., Ltd. | NA | La máscara de evaporación se grabó en húmedo para crear aberturas para la deposición de aluminio con patrones. El tamaño de la máscara es de 100 mm x 100 mm x 0,2 mm; mm-espesor. |
Referencias
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