Name: Fabrication de lumière blanche émettant des cellules électrochimiques avec des émissions de Stable exciplexes (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 51 s
Description: Découvrez la fabrication de cellules électrochimiques émettant une lumière blanche stable via des exciplexes. Cette méthode avancée permet de développer des dispositifs d'éclairage efficaces et durables pour l'optoélectronique.

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Ce travail a été partiellement financé par une subvention en aide pour la recherche scientifique (n ° 24225003). Ce travail a été soutenu financièrement par le Oil &amp; Energy Corporation JX Nippon.

1. Préparation des solutions de couche active <ol><li> Solution de la couche active pour les dispositifs de PFD amine dopée REMARQUE: Le PFD, 4,4 &#39;, 4&#39; &#39;- tris [2-naphtyle (phényl) amino] triphénylamine (2-TNATA), 9,9-diméthyl - N -di (1-naphtyl) -N&#39; - N , N &#39;-diphényl-9H-fluorène-2,7-diamine (DMFL-NPB), le poly (oxyde d&#39;éthylène) (PEO), ont été utilisés tels que reçus. Le trifluorométhanesulfonate de potassium (K 2 CF 3 SO 3) a été séché sous vide à 200 ° C pendant 1 heure avant utilisation. <ol><li> Pour les dispositifs ayant un VFI: rapport d&#39;amine de 1: 0,25, dissoudre 10 mg de PFD et 2,5 mg de l&#39;amine aromatique dans 1 ml de chloroforme et agiter pendant 1 heure à 40 ° C. Pour les personnes ayant une puissance surfacique: rapport d&#39;amine de 1: 1, en utilisant 10 mg de l&#39;amine aromatique. </li><li> Par ailleurs, dissoudre 10 mg de PEO dans 1 ml de cyclohexanone et remuer pendant 1 heure à 60 ° C, et dissoudre 2,5 mg de trifluorométhanesulfonate de potassium (KCF 3 SO 3) en 1ml de cyclohexanone et remuez pendant 1 heure à 40 ° C. </li><li> Ajouter 0,78 ml de la solution de PEO et de 0,147 ml de la solution KCF 3 SO 3 à la solution de puissance surfacique à l&#39; aide de micropipettes. Agiter la solution mélangée pendant 4 heures à 40 ° C. </li><li> Filtrer la solution mélangée à l&#39;aide d&#39;un filtre à membrane avant le revêtement par centrifugation. </li></ol></li><li> Solution de la couche active du dispositif de VFI non dopé <ol><li> Pour le dispositif de VFI non dopé, dissoudre 10 mg de PFD dans 1 ml de chloroforme et agiter pendant 1 heure à 40 ° C. Les étapes qui suivent sont les mêmes que celles décrites précédemment pour les amines dopées dans VFI 1.1.2 - 1.1.4. </li></ol></li></ol> 2. Fabrication d&#39;appareils LEC NOTE: Procédé de fabrication de dispositifs LEC est résumée à la figure 1. <ol><li> Ultrasons propres motifs oxyde d&#39;indium-étain (ITO) substrats de verre avec un détergent dilué, suivi par l&#39;eau ionisée, l&#39;acétone et le 2-propanol en utilisant unbain bureau à ultrasons (38 kHz) pendant 3 minutes pour chaque étape. Enfin, éliminer le solvant en utilisant un N 2 ventilateur. </li><li> Traiter les substrats avec UV / O3 pendant 3 minutes en utilisant un spectrophotomètre UV / O3 unité de traitement selon le protocole du fabricant. Effectuer le procédé de revêtement de la couche active sous une atmosphère inerte dans une boîte à gants. </li><li> Définir un substrat nettoyé sur la tête d&#39;une tournette. Distribuer environ 100 ul de la solution de la couche active à l&#39;aide d&#39;une micropipette. Spin le substrat comme suit: 800 rpm pendant 60 secondes, augmenter le taux à 1000 rpm plus de 3 sec, puis tourner à 1000 tours par minute pendant 10 secondes. L&#39;épaisseur de la couche active sera d&#39;environ 150 nm. </li><li> Sécher les substrats revêtus dans la boîte à gants du jour au lendemain. </li><li> Essuyez excès de polymère pour assurer une connexion d&#39;électrode appropriée et l&#39;encapsulation. </li><li> Placez les substrats sur un support d&#39;évaporation pour dépôt d&#39;aluminium. Charger le support dans la chambre d&#39;évaporation, et thermiquement déposer une couche de 100 nm d&#39;aluminiumà un taux d&#39;évaporation de 0,4 nm / sec à travers un masque inoxydable d&#39;évaporation en acier, qui dispose de 3 mm de large ouvertures pour déposer le compteur d&#39;aluminium électrodes. </li><li> Lorsque le dépôt est terminé, transférer les dispositifs à une boîte à gants sous atmosphère inerte. Appliquer un cordon de UV résine époxy durcissable sous la forme d&#39;un rectangle à l&#39;aide d&#39;un distributeur. Placez un couvercle en verre (15 mm x 12 mm x 0,7 mm d&#39;épaisseur) sur la résine pour encapsuler le dispositif (voir la figure 1). </li><li> Cure de la résine en utilisant un rayonnement UV (dose cumulative: 6000 mJ / cm 2, longueur d&#39; onde: 365 nm) à partir d&#39; une source de lumière LED-UV. </li></ol> 3. Caractérisation <ol><li> mesures JVL REMARQUE: La densité de courant (J) de haute tension (V) -luminance (L) (JVL) les caractéristiques et les coordonnées de la Commission Internationale de l&#39;Eclairage (CIE) a été mesurée au moyen d&#39;un détecteur photoélectrique spectrale équipé d&#39;une tension continue moniteur source de courant. Le système de mesure est commandé par unPC avec un logiciel de contrôle personnalisé pour l&#39;acquisition de données. Le système a été calibré protocole du fabricant suivant et les mesures ont été réalisées dans l&#39;obscurité sous un rideau noir. <ol><li> Connecter les bornes aux contacts de l&#39;appareil avec des pinces crocodiles. Placez l&#39;appareil sur la scène de mesure. </li><li> Exécutez le logiciel de commande pour l&#39;acquisition de données. Le système contrôle la tension appliquée et du courant au fil du temps et recueille les spectres d&#39;émission par le spectromètre à travers une fibre optique. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Pei, Q., Yu, G., Zhang, C., Yang, Y., Heeger, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+light-emitting+electrochemical+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Polymer light-emitting electrochemical cells.</a> Science. 269 (5227), 1086-1088 (1995).</li>
<li>Sun, Q., Li, Y., Pei, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+light-emitting+electrochemical+cells+for+high-efficiency+low-voltage+electroluminescent+devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Disp.+Technol%22%5BJournal%5D)">Polymer light-emitting electrochemical cells for high-efficiency low-voltage electroluminescent devices.</a> J. Disp. Technol. 3 (2), 211-224 (2007).</li>
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<li>Nishikitani, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((White+polymer+light-emitting+electrochemical+cells+using+emission+from+exciplexes+with+long+intermolecular+distances+formed+between+polyfluorene+and+%CF%80-conjugated+amine+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">White polymer light-emitting electrochemical cells using emission from exciplexes with long intermolecular distances formed between polyfluorene and π-conjugated amine molecules.</a> J. Appl. Phys. 118 (22), 225501(2015).</li>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Le LEC possède une couche active contenant VFI hydrophobe et d&#39; amines aromatiques, et hydrophiles d&#39; oxyde de polyéthylène et le KCF 3 SO 3. Parce que ces matériaux ont des solubilités très différentes, une préparation minutieuse de la solution de revêtement par centrifugation est essentiel pour éviter la solvatation incomplète. Chacun doit être d&#39;abord dissous séparément et complètement dans les solvants avec la capacité de solvatation suffisante, les solutions sont mélangées ensemble...

La recherche et le développement de cellules électrochimiques électroluminescentes (PLECs) polymères se sont développés ces dernières années. Les PLEC 1-15 sont similaires aux diodes électroluminescentes organiques (OLED) en ce sens que les deux sont des dispositifs organiques à émission de surface et devraient trouver leur place dans les futures applications d’éclairage. Les OLED sont déjà sur le marché, mais leur coût est encore élevé, l’une des raisons étant que les OLED ont besoin d’une structure de dispositif compliquée avec plusieurs couches. En revanche, les PLEC ont une structure de dispositif très simple qui se compose d’une seule couche active (couche émettrice) entre une paire d’électrodes. Cela signifie que les PLEC sont adaptés aux processus de production de masse tels que l’impression et le revêtement rouleau à rouleau. 
Un PLEC a une couche active constituée d’un polymère fluorescent π-conjugué (FCP). Le FCP peut être dopé électrochimiquement avec un électrolyte polymère (un mélange d’un polymère conducteur d’ions et d’un sel). Le FCP est dopé p du côté de l’anode et dopé n du côté de la cathode pendant le fonctionnement, et génère des excitons qui émettent de la lumière entre les régions dopées p et n. Par conséquent, la couleur d’émission reflète la longueur d’onde d’émission d’excitons (= fluorescence) du FCP.
Une émission stable de lumière blanche est importante pour les applications d’éclairage, et les techniques de mélange de couleurs qui utilisent deux émetteurs ou plus ont été largement utilisées pour y parvenir. 10-14 Récemment, nous avons présenté une approche différente pour obtenir une émission stable de lumière blanche, en utilisant une couche active contenant des amines aromatiques poly(9,9-di-n-dodécylfluorényl-2,7-diyl) fluorescentes bleues (PFD) et des amines aromatiques π-conjuguées15. Cette émission de lumière blanche provient d’exciplexes formés entre les molécules PFD et amines dans des états excités. L’émission Exciplex a un spectre plus large par rapport à l’émission d’excitons du PDF et/ou des amines, ce qui lui donne une couleur proche de celle de la lumière naturelle. Cela se traduit par un indice de rendu des couleurs (IRC) plus élevé, ce qui est préférable pour les applications d’éclairage.
Dans cet article, les auteurs décrivent la procédure utilisée pour fabriquer les LEC basés sur exciplex et montrent la stabilité de leur émission de lumière blanche.

<table><tbody><tr><td>Poly(9,9-di-n-dodécylfluorényl-2,7-diyle) (PFD)</td><td>Aldrich</td><td>571660</td><td></td></tr><tr><td>4,4',4' '-Tris[2-naphtyl(phényl)amino] triphénylamine (2-TNATA)</td><td>Aldrich</td><td>768669</td><td></td></tr><tr><td>9,9-Diméthyl-N,N' -di(1-naphtyl)-N,N' -diphényl-9H-fluorène-2,7-diamine (DMFL-NPB)</td><td>Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly(oxyde d’éthylène) (PEO)</td><td>Aldrich</td><td>182028</td><td></td></tr><tr><td>Tirifluorométhansulfonate de potassium (KCF3SO3)</td><td>Aldrich</td><td>422843</td><td>séché sous vide à 200 &deg ; C pour 2&nbsp ; hr avant l’utilisation</td></tr><tr><td>Chloroforme</td><td>Kanto Chemical Co.</td><td>08097-25</td><td></td></tr><tr><td>Cyclohexanone</td> déshydraté <td>Kanto Chemical Co.</td><td>07555-00</td><td></td></tr><tr><td>SCAT 20-X (détergent)</td><td>Daiichi Kogyo Seiyaku</td><td></td><td>dilué avec de l’eau</td></tr><tr><td>Acétone</td><td>Kanto Chemical Co.</td><td>01866-25</td><td>Distributeur électronique</td></tr><tr><td>de 2-propanol</td><td>Kanto Chemical Co.</td><td>32439-75</td><td>Dispositif de</td></tr><tr><td>filtrage jetable GD/X 13 mm Média filtrant PVDF, boîtier en polypropylène</td><td>Whatman</td><td>6872-1304</td><td></td></tr><tr><td>UV/O3 Unité de traitement</td><td>SEN Lights Co.</td><td>SSP16-110</td><td></td></tr><tr><td>Détecteur de photos spectrales</td><td>Otsuka Electronics</td><td>MCPD 9800</td><td></td></tr><tr><td>Moniteur de source de courant de tension</td><td>ADCMT</td><td>6241A</td><td></td></tr><tr><td>Masque d’évaporation</td><td>Tokyo Process Service Co., Ltd.</td><td>NA</td><td>Le masque d’évaporation a été gravé à l’eau pour créer des ouvertures pour le dépôt de motifs de l’aluminium. La taille du masque est de 100 mm x 100 mm x 0,2 mm d’épaisseur.</td></tr></tbody></table>

fabrication de lumière blanche émettant des cellules électrochimiques avec des émissions de stable exciplexes

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

Les auteurs présentent une approche de fabrication stable blanc émission de lumière à partir de cellules électrochimiques polymère émettrices de lumière (Plecs) ayant une couche active qui consiste en poly bleu fluorescent (9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) ( PFD) et des molécules de triphénylamine π-conjugués. Cette émission de lumière blanche provient de exciplexes formés entre PFD et amines dans les états électroniques excités. Dispositif contenant VFI, 4,4 &#39;, 4&#39; &#39;- tris [2-naphtyle (phényl) amino] triphénylamine (2-TNATA), le poly (oxyde d&#39;éthylène) , et K 2 CF 3 SO 3 montre émission de lumière blanche avec la Commission internationale de l&#39;éclairage (CIE) coordonne de (0,33, 0,43) et un indice de rendu des couleurs (IRC) de Ra = 73 à une tension appliquée de 3,5 V. les mesures de tension constante a montré que la CIE coordonne de (0,27, 0,37), Ra de 67 ans, et la couleur d&#39;émission observée immédiatement après l&#39;application d&#39;une tension de 5 V étaient pratiquement inchangés et stables après300 s.

L&#39;électroluminescence (EL) spectres ont été utilisés pour calculer les coordonnées de la CIE et les valeurs CRI (figures 2, 4, 5). Les images photographiques des dispositifs électroluminescents ont été collectés pour vérifier la blancheur de l&#39;émission (figure 3). Les spectres EL des dispositifs de PFD amine dopé et le dispositif de VFI non dopé sont présentés dans la figure 2....

Les auteurs présentent une méthode de fabrication de cellules électrochimiques stables émettrices de lumière blanche en utilisant l’émission d’exciplexes formés entre un polymère fluorène émettant du bleu et des amines aromatiques.

Fabrication de lumière blanche émettant des cellules électrochimiques avec des émissions de Stable exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

L'objectif général de cette procédure est de fabriquer au laboratoire des cellules électrochimiques électroluminescentes en polymère très simples, et d'obtenir un type d'émission blanche adapté aux applications d'éclairage. Cette méthode peut contribuer à résoudre les problèmes liés à la fabrication de dispositifs électroniques organiques tels que les cellules électrochimiques électroluminescentes. Le principal avantage de cette technique réside dans le fait qu'une émission blanche, essentielle pour les applications d'éclairage, peut être obtenue grâce à une procédure très simple.En général, les chimistes novices dans la fabrication de dispositifs organiques éprouveront des difficultés, car les protocoles diffèrent de ceux de la synthèse organique et d'autres types d'expériences en laboratoire. Une fois maîtrisées, ces techniques vous permettront de fabriquer vos propres dispositifs pour des tests, en utilisant des matériaux que vous aurez synthétisés. Dissolvez d'abord dix milligrammes de PFD et deux virgule cinq milligrammes de l'amine aromatique souhaitée dans un millilitre de chloroforme, pour obtenir des dispositifs présentant un rapport molaire PFD sur amine de un à zéro virgule vingt-cinq.Préparez un dispositif PFD non dopé en dissolvant dix milligrammes de PFD dans un millilitre de chloroforme. Agitez chaque mélange pendant une heure à quarante degrés Celsius. Ensuite, dissolvez dix milligrammes de polyoxyéthylène, ou PEO, dans un millilitre de cyclohexanone, et agitez le mélange pendant une heure à soixante degrés Celsius.Ensuite, dissoudre deux virgule cinq milligrammes de triflate de potassium dans un millilitre de cyclohexanone, et agiter le mélange pendant une heure à soixante degrés Celsius. À l’aide de micropipettes, ajouter zéro virgule soixante-dix-huit millilitres de la solution de PEO et zéro virgule cent quarante-sept millilitres de la solution de triflate de potassium à la solution de PFD. Agiter la solution mixte pendant quatre heures à quarante degrés Celsius.Ensuite, filtrer la solution mixte à l’aide d’un filtre membranaire avant le dépôt par rotation. Nettoyer de façon ultrasonique les substrats de verre d’oxyde d’étain et d’indium gravés à l’aide de détergent dilué, d’eau ionisée, d’acétone et de 2-propanol dans un bain ultrasonique de table. Une fois terminé, éliminer le solvant à l’aide d’un flux d’azote.Traitez les substrats avec de l'ozone UV pendant trois minutes à l'aide d'une unité de traitement par ozone UV, conformément au protocole du fabricant. Après avoir placé les substrats dans une boîte à gants, positionnez un substrat nettoyé sur la tête d'un dispositif de dépôt par centrifugation. Déposez environ cent microlitres de la solution de la couche active à l'aide d'une micropipette.Ensuite, centrifuger à huit cents tr/min pendant soixante secondes. Augmenter progressivement la vitesse jusqu'à mille tr/min en trois secondes, puis centrifuger à mille tr/min pendant dix secondes. Après avoir séché les substrats revêtus dans la boîte à gants pendant toute une nuit, essuyer l'excès de polymère afin d'assurer une connexion électrique adéquate et une encapsulation correcte.Ensuite, placer les substrats sur un porte-échantillon d'évaporation pour le dépôt d'aluminium. Charger le porte-échantillon dans la chambre d'évaporation. Puis, déposer thermiquement une couche d'aluminium de cent nanomètres à une vitesse d'évaporation de zéro virgule quatre nanomètre par seconde sur un masque d'évaporation en acier inoxydable, qui présente des ouvertures de trois millimètres de large destinées au dépôt des électrodes de contre-aluminium.Lorsque le dépôt est terminé, transférez les dispositifs dans une boîte à gants sous une atmosphère inerte. Appliquez un filet de résine époxyde durcissable par UV en forme de rectangle à l’aide d’un distributeur. Placez un verre de couverture sur la résine afin d’encapsuler le dispositif.À présent, polymérisez la résine en utilisant un rayonnement UV provenant d'une source lumineuse à LED UV. Pour effectuer les mesures J-V-L, utilisez un détecteur photo-spectrale équipé d'un moniteur de source de courant continu et de tension. Après avoir relié les bornes aux contacts du dispositif à l'aide de pinces crocodile, placez le dispositif sur le plateau de mesure.Exécutez le logiciel de contrôle pour l'acquisition de données et enregistrez les spectres d'émission collectés par le spectromètre à l'aide d'une fibre optique. Les spectres électroluminescents ont été utilisés pour calculer les coordonnées CIE et les valeurs de CRI. Des images photographiques des dispositifs émetteurs ont été prises afin de vérifier la blancheur de l'émission.Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment fabriquer des cellules électrochimiques électroluminescentes à base de polymères dans votre laboratoire. Une fois maîtrisées, ces techniques devraient vous permettre de tester vos propres matériaux, ce qui pourrait contribuer à faire avancer vos recherches.

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Développement d’OLED efficaces à partir du dépôt de solution

Un protocole est présenté pour la synthèse de nanomatériaux luminescents persistants (PNLP) et leurs applications potentielles dans les affichages réinscriptibles et le traitement artistique en utilisant l’effet de rémanence sous irradiation à la lumière ultraviolette (365 nm).

Synthèse de nanoparticules luminescentes persistantes pour des applications d’affichage et d’éclairage réinscriptibles

Les dispositifs à diodes électroluminescentes organiques (OLED) offrent une qualité d’affichage supérieure avec un meilleur contraste tout en proposant des avantages environnementaux en réduisant la consommation d’énergie. Ici, une stratégie simple pour la fabrication de dispositifs OLED traités en solution est présentée de manière séquentielle.

Guide étape par étape pour l’exploitation de diodes électroluminescentes organiques par dispositif traité en solution Fabrication d’un émetteur TADF

Découvrez la fabrication de cellules électrochimiques émettant une lumière blanche stable via des exciplexes. Cette méthode avancée permet de développer des dispositifs d'éclairage efficaces et durables pour l'optoélectronique.

Fabrication de lumière blanche émettant des cellules électrochimiques avec des émissions de Stable exciplexes

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