Abstract
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.
Protocol
1. إعداد حلول الطبقة النشطة
- 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.- 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.
- 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.
- 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.
- تصفية حل مختلط باستخدام غشاء قبل تدور طلاء.
- طبقة فحل نشط للجهاز PFD undoped
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- تجفيف ركائز المغلفة في ليلة وضحاها علبة القفازات.
- تمحو الزائد البوليمر لضمان اتصال القطب السليم والتغليف.
- 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.
- 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).
- 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
- 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.- ربط المحطات إلى جهات الاتصال من الجهاز مع مقاطع التمساح. وضع الجهاز على مرحلة القياس.
- 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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
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 يتوافق مع الانبعاثات الأكسيتون بي إف دي. وفي الوقت نفسه، أظهرت 2-TNATA والأجهزة DMFL-NPB مخدر الانبعاثات الطول الموجي الأطول بالمقارنة مع جهاز PFD undoped. الانبعاثات من الأجهزة أمين مخدر نشأت من exciplexes شكلت بين PFD والأمينات في الحالات المثارة إلكترونيا.
أظهرت الأجهزة 2-TNATA وDMFL-NPB مخدر انبعاث الضوء الأبيض كما رأينا في photogra اللون خدمات الصحة العمومية من الأجهزة التي تنبعث منها (الشكل 3). التغييرات في الإحداثيات CIE الأجهزة أمين مخدر (نسب المنشطات من PFD: أمين = 1: 0.25 و 1: 1). وهو مبين في الشكل (4) جهاز مخدر 2-TNATA (بي إف دي: 2-TNATA = 1: 0.25) أظهرت CIE إحداثيات (0.33، 0.43) ولون جعل مؤشر (CRI) رع = 73 في الخامس بدوره على = 3.5 V (V يعرف بدوره على النحو الجهد المطلوب لإنتاج الإنارة أكثر من 1 قرص / سم 2 خلال قياس اكتساح التيار الكهربائي) والجهاز مخدر DMFL-NPB مع نفس النسبة من PFD: DMFL-NPB (1: 0.25) وأظهرت CIE إحداثيات س = 0.23، ص = 0.33، وCRI رع = 54 في الخامس بدوره على = 3.5 V. كان اللون انبعاث الجهاز DMFL-NPB مخدر الأزرق قليلا حولوا مقارنة أن الجهاز مخدر 2-TNATA. ويرجع ذلك إلى اختلاف في exciplex تشكيل قدرات الأمينات مع PFD هذا، مع 2-TNATA وجود قدرة أكبر على تشكيل exciplexes من DMFL-NPB 15
ontent "FO: المحافظة على together.within الصفحات =" 1 "> ويبين الشكل 5 التغيرات في الكثافة الحالية، الإنارة وCIE إحداثيات 2-TNATA جهاز مخدر عندما تم تطبيق الجهد المستمر من 5 V على الفور بعد تطبيق. الجهد، وأظهر الجهاز CIE إحداثيات (0.27، 0.37) ورع 67، وكان اللون الانبعاثات دون تغيير تقريبا وفي حالة مستقرة بعد 300 ثانية.
الشكل 1. عملية تصنيع جهاز LEC. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. EL أطياف انبعاث PLECs، 2-TNATA مخدر، DMFL-NPB أجهزة مخدر وundoped.e.jove.com/files/ftp_upload/54628/54628fig2large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. صورة من انبعاث الضوء من الأجهزة أمين مخدر نسبة تعاطي المنشطات من PFD: أمين = 1: 1 أ) 2-TNATA جهاز مخدر ب) DMFL-NPB جهاز مخدر (الحانات نطاق و: 5 ملم) الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4. التغييرات في CIE إحداثيات 2-TNATA وDMFL-NPD أجهزة مخدر مع زيادة الجهد أ) الأجهزة ذات نسبة تعاطي المنشطات من PFD: أمين = 1: 1 ب) </ strong> الأجهزة مع نسبة تعاطي المنشطات من PFD: أمين = 1: 0.25 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5. التطور الزمني ل) الإحداثيات CIE، الإنارة والحالية، وب) فعالية، الإنارة، وتيار 2-TNATA مخدر PLECs. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
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.
في موظفين المدنيين المحليين من المهم أيضا للسيطرة على التشكل مرحلة فصل الطبقة النشطة. حاولت الكتاب باستخدام أيون إجراء البوليمرات الأخرى مثل ethoxylate trimethylolpropane (TMPE-OH) 16 بدلا من PEO، ولكن الجهاز ملفقة مع TMPE-OH لا تعمل باعتبارها كرا. المواد مسعور (بي إف دي والعطريةالأمينات) والمنحل بالكهرباء البوليمر ماء تميل للتخلص منفصلة، وهذا يعني أن المواد يجب أن تكون مختارة بعناية.
على ضوء الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في علاج الراتنج قد يؤدي إلى تلف المواد الطبقة النشطة. لذلك، لمعت في ضوء الأشعة فوق البنفسجية من الجانب المودعة الألومنيوم من خلال الغطاء الزجاجي لتجنب التعرض غير الضروري.
بالمقارنة مع الطرق التي تستخدم عدة مواد الباعثة للضوء، 10-14 الطريقة المذكورة أعلاه لديه ميزة كبيرة في أن انبعاث الضوء الأبيض يمكن الحصول عليها من خلال مجرد إضافة مركبات بسيطة مثل الأمينات العطرية. لانتاج عالية CRI الضوء الأبيض، فإنه سيكون من الضروري الحصول على انبعاثات الفرقة أوسع مع طائفة وأقرب إلى ضوء الشمس. لأن exciplexes تنتج عادة من انبعاثات النطاق العريض، وإيجاد مجموعات أفضل من البوليمرات والأمينات التي ينبعث منها الضوء الأزرق من شأنه أن يتيح لتحقيق هذه المراكز الجهوية للاستثمار أعلى.
ويبين الشكل 5 دوام إفolution الإنارة، والكثافة الحالية، الإحداثيات CIE وفعالية كرا مخدر 2-TNATA-تطبيقه على الجهد المستمر من 5 خامسا الشكل 4B يدل على السلوك النموذجي لكرا، مثل زيادة الإنارة وكثافة الحالية والتغيرات في فعالية خلال أول 30 ثانية من العملية.
وهكذا أثبت الباحثون أن الإجراء تلفيق لPLECs مع انبعاث الضوء الأبيض باستخدام انبعاثات exciplex القادمة من PFD والأمينات. وقد أظهرت الكتاب أيضا على استقرار هذه الانبعاثات الضوء الأبيض، وهي خاصية وهو أمر مهم خاصة بالنسبة للتطبيقات الإضاءة مساحة كبيرة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
وأيد هذا العمل جزئيا غرانت في والمعونة من أجل البحث العلمي رقم (24225003). وأيد هذا العمل ماليا من النفط والطاقة شركة JX نيبون.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) | Aldrich | 571660 | |
| 4,4’,4’’-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine (2-TNATA) | Aldrich | 768669 | |
| 9,9-Dimethyl-N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-9H-fluorene-2,7-diamine (DMFL-NPB) | Aldrich | ||
| Poly(ethylene oxide) (PEO) | Aldrich | 182028 | |
| Potassium tirifluoromethansulfonate (KCF3SO3) | Aldrich | 422843 | dried under vacuum at 200 °C for 2 hr prior to use |
| Chloroform | Kanto Chemical Co. | 08097-25 | dehydrated |
| Cyclohexanone | Kanto Chemical Co. | 07555-00 | |
| SCAT 20-X (detergent) | Daiichi Kogyo Seiyaku | diluted with water | |
| Acetone | Kanto Chemical Co. | 01866-25 | Electronic grage |
| 2-propanol | Kanto Chemical Co. | 32439-75 | Electronic grage |
| 13 mm GD/X Disposable Filter Device PVDF Filter Media, Polypropylene Housing | Whatman | 6872-1304 | |
| UV/O3 Treating Unit | SEN Lights Co. | SSP16-110 | |
| Spectral Photo Detector | Otsuka Electronics | MCPD 9800 | |
| Voltage Current Source Monitor | ADCMT | 6241A | |
| Evaporation Mask | Tokyo Process Service Co., Ltd. | NA | The evaporation mask was wet-etched to create openings for patterned deposition of aluminum. The size of the mask is 100 mm x 100 mm x 0.2 mm-thick. |
References
- Pei, Q., Yu, G., Zhang, C., Yang, Y., Heeger, A. J.
- 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).
- Meier, S. B., et al. Light-emitting electrochemical cells: recent progress and future prospects. Mater. Today. 17 (5), 217-223 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Liang, J., Li, L., Niu, X., Yu, Z., Pei, Q. Elastomeric polymer light-emitting devices and displays. Nat. Photonics. 7 (10), 817-824 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Tang, S., Pan, J., Buchholz, H., Edman, L.
- 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).
- 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).
- 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).
