Producción y caracterización de vacío depositan diodos electroluminosos orgánicos

La evaporación térmica al vacío se utiliza en la investigación y la industria, y es con mucho la técnica más utilizada para producir diodos orgánicos emisores de luz. La principal ventaja de esta técnica es la producción de estructuras de alta calidad y fácil reproducibles, que se pueden traducir en dispositivos de alta eficiencia. Comience con dos sustratos estampados.

Estos sustratos de vidrio recubierto ITO de 24 milímetros por 24 milímetros estaban estampados con cuatro franjas milimétricas. Enjuague cada sustrato con acetona durante unos 10 segundos y luego séquelos con una pistola de nitrógeno. A continuación, sumerja los sustratos en un recipiente de acetona, coloque el recipiente en un baño ultrasónico durante 15 minutos.

Cuando haya terminado, transfiera los sustratos a un recipiente con alcohol isopropílico. No olvide señalar ambos contenedores en el lado que está frente a las películas ITO. Coloque este recipiente en el baño ultrasónico durante otros 15 minutos.

Después del segundo baño ultrasónico, retire los sustratos y séquelos con una pistola de nitrógeno. Coloque sustratos secos en una plataforma adecuada para un limpiador de plasma. Antes de continuar, asegúrese de que no haya residuos ni manchas en los sustratos.

Utilice un multímetro en las áreas de la almohadilla para asegurarse de que la ITO está mirando hacia adelante. A continuación, vaya a un limpiador de plasma de oxígeno y coloque los sustratos del lado ITO hacia arriba. Límpialos durante seis minutos.

Después de la limpieza por plasma, prepárese para los pasos de evaporación. Fije los sustratos al soporte del sustrato con la máscara A, utilizada para la evaporación de todas las capas orgánicas, asegurándose de que el ITO esté mirando hacia abajo. En caso de duda, vuelva a probar con el multímetro.

Tenga una segunda máscara lista, Máscara B, para la evaporación de Aluminio. A continuación, coloque la máscara A en la máscara B.Lleve el soporte del sustrato y las máscaras a la antesala de la guantera, donde está la cámara de evaporación. A continuación, prepare los diferentes polvos orgánicos y otros materiales necesarios para este dispositivo, y agréguelos a la cámara.

Cuando trabaje en una guantera, antes de añadir algo nuevo a la cámara, evacúe y rellene tres veces la antesala, para evitar que el oxígeno entre en la guantera. Coloque la máscara A en el estante de deposición. Coloque la máscara B en un estante alternativo.

Por último, coloque los polvos orgánicos en sus respectivas áreas. A continuación, cierre la cámara e inicie el procedimiento de vacío. Cuando la presión es baja, inicie el flujo de agua de refrigeración y la rotación del sustrato.

Esta es una representación de la vista superior del sustrato y la sección transversal de un píxel al comienzo de la secuencia de evaporación. Deposite 40 nanómetros de NPB precalentados cuando su tasa de evaporación es de alrededor de 1 angstrom por segundo. Después de que el crisol NPB se enfríe, co-evaporar 18 nanómetros de CBP precalentado, y 2 nanómetros de DPTZ-DBTO2 precalentado, utilizando diferentes tasas de evaporación.

El paso de co-evaporación es crucial para garantizar un buen rendimiento del dispositivo. Las tasas de co-evaporación deben mantenerse durante todo el procedimiento, para asegurarse de que la relación es la misma en toda la capa. A continuación evaporar 60 nanómetros de TPBi precalentados a aproximadamente un angstrom por segundo.

A continuación, evapore un nanómetro de fluoruro de litio precalentado. Cuando el crisol de fluoruro de litio esté fresco, coloque la máscara A en la máscara B y deposite 100 nanómetros de aluminio precalentado a aproximadamente una angstrom por segundo. Después de la ventilación, retire el sustrato de la cámara de evacuación.

Así es como aparece después de los pasos de evaporación, y visto a través del sustrato de vidrio. Hay cuatro píxeles. En esta vista esquemática, tenga en cuenta que el uso de la máscara B con diferentes tamaños de pad permitió cuatro píxeles con dos tamaños diferentes.

Dos por cuatro centímetros cuadrados, y cuatro por cuatro centímetros cuadrados. Mueva los sustratos a una etapa de encapsulación, retírelos de su soporte y colóquelos en el escenario con las películas evaporadas mirando hacia adelante. Dispersa la resina para dibujar un cuadrado que abarque todos los píxeles evaporados.

A continuación, coloque un vidrio de encapsulación encima de la resina, para fijarlo en el dispositivo. Cuando esté listo, los rayos UV curan los sustratos de acuerdo con las instrucciones de resina. La encapsulación garantizará que el dispositivo no se degrade con oxígeno o humedad, al final, asegurando su calidad.

Caracterice el OLED utilizando una esfera integradora. Antes de la caracterización, inspeccione el OLED. Compruebe que las franjas ITO fuera del cristal de encapsulación del OLED estén limpias.

Coloque el OLED en la esfera integradora. Confirme que el ánodo está conectado a la almohadilla ITO, y el cátodo está conectado a las almohadillas de aluminio. Cuando se realicen las conexiones, cierre la esfera integradora y proceda con las mediciones de caracterización.

Esta gráfica tiene la densidad de corriente en función de la tensión en negro. También tiene la luminancia en función de la tensión en rojo. La tensión a la que se detecta la luz por primera vez es de cuatro voltios.

A altas tensiones, la degradación del dispositivo se hace evidente, con la caída de la luminancia aquí apareciendo en alrededor de 13 voltios. Estas gráficas permiten la comparación con otros dispositivos. Esta es la eficiencia cuántica externa en función de la densidad actual.

Aquí están la eficiencia luminosa en negro, y se refiere con el eje izquierdo, y la eficiencia actual en azul, y se refiere al eje derecho, cada uno como una función de voltaje. Por último, esta gráfica de la luz emitida en función de la longitud de onda para diferentes voltajes demuestra que la longitud de onda de la emisión máxima no cambia. Esto sugiere que el dispositivo es ópticamente estable.

Al intentar este procedimiento, es importante recordar que todos los materiales y superficies de sustrato son sensibles al medio ambiente. Parámetros como la temperatura, la humedad, el polvo e incluso el oxígeno influyen en el rendimiento del dispositivo. Después de su desarrollo, la técnica de evaporación térmica al vacío que se muestra aquí, allanó el camino para la generación actual de OLED.

En esta generación, exploramos diferentes emisores y pilas de consejos de aplicaciones para pantallas planas y teléfonos inteligentes. Este protocolo muestra una forma sencilla, pero eficaz de construir pilas de dispositivos con un pequeño número de capas orgánicas, que todavía permite la producción de sistemas de alta eficiencia. No olvide que trabajar con disolventes utilizados para la limpieza puede ser peligroso.

Las precauciones tales como el uso de guantes apropiados, ropa de laboratorio y gafas protectoras, siempre deben tomarse al realizar este procedimiento.