Name: Une chambre 3D-imprimés pour dispositif optoélectronique organique stable de dégradation (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Découvrez la conception d'une chambre environnementale imprimée en 3D pour caractériser les dispositifs optoélectroniques organiques sensibles à l'air. Cette méthode permet des ajustements rapides et économiques pour divers besoins expérimentaux.

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Les auteurs remercient Peter Jonosson et le Lyon nouvelle médiathèque pour l’impression 3D des chambres. Cette recherche a été financée par 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, le McMaster Dean of Engineering Excellence Undergraduate Summer Research Award et le programme de possibilités de recherche de premier cycle.

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<li>Kim, N., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024812000608">A correlation study between barrier film performance and shelf lifetime of encapsulated organic solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 101, 140-146 (2012).</li>
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<li>Kempe, M. D., Reese, M. O., Dameron, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+sensitivity+limits+of+water+vapor+transmission+rate+measurements+using+electrical+calcium+test%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the sensitivity limits of water vapor transmission rate measurements using electrical calcium test.</a> Review of Scientific Instruments. 84 (2), 025109(2013).</li>
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<li>Castro, F. Current landscape of standardisation efforts in organic and printed electronics 2015 - a VAMAS review. , National Physical Laboratory. Available from:
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les étapes critiques de recréer cette expérience comprennent l’impression des chambres pour éviter les fissures, les lacunes ou pauvres caractéristiques intercalaires qui peuvent diminuer la WVTR, la chambre pour éviter toute infiltration d’humidité et d’oxygène en serrant la pince KF50 d’étanchéité réaliser une totale étanchéité entre les chambres supérieures et inférieures, en utilisant un époxy à basse pression sous vide au prorata autour les broches de contact ou des traversées afin d’empêcher les fuites et la créati...

Dispositifs optoélectroniques organique et pérovskite, cellules solaires et diodes électroluminescentes issus des π-conjugués de molécules organiques semi-conductrices et organométalliques halogénures sont un domaine en pleine croissance de la recherche. Diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont déjà un important volet technologique dans l’éclairage affiche1et photovoltaïque organique ont commencé à réaliser des économies qui leur font concurrence à silicium amorphe2. L’avancement rapide récente des dispositifs de perovskite absorbant léger et luminescent applications3,4,5 suggère que des dispositifs peu coûteux et facile à traiter sont susceptibles de trouver bientôt généralisée déploiement. Cependant, toutes ces technologies souffrent d’une sensibilité aux contaminants atmosphériques, en particulier l’humidité et l’oxygène, ce qui limite leur durée de vie efficace6,7,8,9.
Pour les chercheurs qui étudient ces systèmes, il peut être utile d’avoir une chambre adaptable, facile à utiliser, portable et réutilisable afin de protéger ces matières sensibles ou de les exposer à des contaminants dans une manière contrôlée10,11. S’il est possible d’utiliser une boîte à gants pour la caractérisation des dispositifs sensibles à air, ces environnements grands, chers et emplacement fixe, inertes peuvent être incompatibles avec la vaste gamme de caractérisation qui peut-être être nécessaire. Pour fournir un portable alternative, de Reese et al. 10 a proposé une petite chambre métallique basé sur une bride de vide standard convenant à la caractérisation électrique et optique des dispositifs organiques. Nous avons adapté cette conception, ce qui en fait moins cher et plus polyvalent en utilisant 3D-impression pour produire les composants de la chambre. L’utilisation de 3D-impression, plutôt que d’usinage, permet des ajustements rapides et rentables à l’évolution des échantillon ou exigences environnementales tout en maintenant l’utilité de la conception de base. Dans cette contribution, nous décrire la procédure pour faire une telle chambre et l’utiliser pour extraire les caractéristiques courant-tension d’un dispositif de diode organique.
Une bonne encapsulation d’organique et dispositifs de perovskite devraient avoir WVTRs de 10-3 - 10-6 g/m2/jour pour à long terme appareil stabilité12,13, pour assurer la petite infiltration d’eau dans l’appareil organique même en très conditions difficiles. Que cette chambre a été conçue comme un environnement contrôlé pour tester les fins plutôt qu’une méthode de stockage ou d’encapsulation à long terme, les conditions requises pour une chambre efficace ne sont pas aussi strictes. La chambre devrait être en mesure de maintenir les propriétés du périphérique dans un délai raisonnable d’effectuer des expériences de caractérisation. Le mode opératoire normalisé de l’utilisation de PLA se traduit par une chambre qui peut être utilisée pour plusieurs jours ou même semaines avec un débit de gaz incorporé, sans perte significative des propriétés du périphérique.
Changer les matériaux, ou encore la forme et la taille de l’organe de la chambre peuvent affecter considérablement la pénétration de contaminants de l’air dans la chambre. Par conséquent, la pénétration de l’humidité et l’oxygène doit être soigneusement surveillés pour chaque dessin ou modèle déterminer l’efficacité de la chambre. Nous avons, en outre la fabrication de la chambre, exposent une procédure simple pour déterminer la WVTR de la chambre, à l’aide d’un capteur d’humidité disponible dans le commerce, à établir un calendrier pour l’utilisation de la chambre d’expérimentation.
Une telle chambre simple mais polyvalente permet plusieurs types d’expériences à réaliser. Ils peuvent agir comme des environnements atmosphère inerte à l’extérieur de la boîte à gants, adapté aux caractérisations électriques et optiques à travers les ports de traversée électrique et la fenêtre. Leur portabilité permet à eux pour être utilisé avec des équipements de caractérisation électrique standard à l’extérieur du laboratoire où ils ont été fabriqués, ce qui est utile dans round robin tests de fiabilité14 ou d’obtenir des mesures du dispositif certifiés rendement15. Ces chambres sont également particulièrement utiles pour étudier les effets de l’introduction de contaminants pour les essais de dégradation contrôlée, avec des modifications simples. L’utilisation de l’impression 3D permet une adaptabilité importante et rapide de changer les configurations de périphérique, tailles, ou d’exigences relatives aux tests.

<table><tbody><tr><td>IMPRIMANTE 3D DE BUREAU ORION DELTA RTP</td><td>SeeMeCNC</td><td>87999</td><td>Connu dans le rapport sous le nom de : Imprimante 3D</td></tr><tr><td>1,75 mm PLA Filament</td><td>SeeMeCNC</td><td>50241</td><td>Connu dans le rapport comme : PLA</td></tr><tr><td>Somos&reg ; Somos de la chambre WaterShed XC 11122</td><td>imprimés</td><td>chez Custom Prototypes, Toronto.</td><td>https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html Connu dans le rapport sous le nom de : Polymère résistant à l’eau</td></tr><tr><td>CURA</td><td>CURA</td><td></td><td>https://ultimaker.com/en/products/cura-software Connu dans le rapport sous le nom de : logiciel de tranchage</td></tr><tr><td>Fer à souder avec 600&deg ; Pointe F</td><td>Weller</td><td>WTCPT</td><td></td></tr><tr><td>Xtralien X100 Source Mesure Unité</td><td>Ossila</td><td>E561</td><td>Connu dans le rapport sous le nom de : SMU</td></tr><tr><td>ZIF Test Board pour substrats d’anode pixélisés</td><td>Ossila</td><td>E221</td><td>Connu dans le rapport comme : Zero insetion force/ZIF Test Board ;</td></tr><tr><td>Câble</td><td></td><td></td><td></td>BNC</tr><tr><td>Générique USB A - B</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Générique USB A - Micro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>#12 O-Ring</td><td></td><td></td><td>Source unkown Connu dans le rapport sous le nom de : O-Ring</td></tr><tr><td>116 Butyl O-Ring</td><td>Global Rubber Products</td><td>116 VI70</td><td>Acheté en magasin Connu dans le rapport sous le nom de : joint torique</td></tr><tr><td>Anneau de retenue</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>Imprimé en 3D en interne</td></tr><tr><td>Chambre inférieure</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>Imprimé en 3D en interne</td></tr><tr><td>Chambre supérieure</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>Imprimé en 3D en</td></tr> interne <tr><td>KF50 Collier de serrage (aluminium)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-C</td><td></td></tr><tr><td>Anneau de centrage KF50 (aluminium)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-BRB</td><td></td></tr><tr><td>Sn60/Pb40 Soudure</td><td>MG Chemicals</td><td>4895-2270</td><td></td></tr><tr><td>#4-40 x 3/16" Vis</td><td></td><td></td> mécanique <td>Quincaillerie</td></tr><tr><td>#4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert pour Thermoplastic</td><td>Fastenal</td><td>11125984</td><td>Fastenal nécessite d’être affilié à l’entreprise/université Connu dans le rapport sous le nom de : #4-40 insert</td></tr> <tr><td>fileté conique en laitonVarian Torr Seal Équipement d’aspirateur à vide poussé Epoxy Vacuum</td><td>Products Canada Inc.</td><td></td><td>Connu dans le rapport sous le nom de : Epoxy basse pression</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEAD RADIUS</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-S-100-D-3.5-G</td><td>Connu dans le rapport sous le nom de : pogo pin</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Contact Probes Receptacle Solder Cup</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-R-100-SC</td><<td>strong>Connu dans le rapport comme : coupelle</td></tr> <tr><td>de soudureTube en</td><td></td><td></td> téflon 1/4 » <td>Quincaillerie</td></tr><tr><td>Ruban</td><td></td><td></td> téflon <td>Quincaillerie</td></tr><tr><td>Tube 1/4 » x 1/8 » Mâle NPT Laiton nickelé Connecteur Push-to-Connect Fastenal</td><td></td><td>442064</td><td>Ne sont pas les mêmes que ceux utilisés pour cette étude, mais sont fonctionnellement équivalents Connu dans le rapport sous le nom de : Connecteur pneumatique push-to-connect</td></tr><tr><td>1/8 » NPT Taraud et clé en T</td><td></td><td></td><td>Quincaillerie</td></tr><tr><td>Tube 1/4" Vannes à commande manuelle</td><td>Fluidline</td><td>7910-56-00</td><td>Connu dans le rapport sous le nom de : vannes à commande manuelle</td></tr><tr><td>Adafruit DHT22 Capteur d’humidité (petit)</td><td>Digi-Key</td><td>385</td><td>Connu dans le rapport comme :Capteur d’humidité interne Capteur d’humidité</td></tr><tr><td>DHT22 (grand)</td><td>Digi-Key</td><td></td><td>Connu dans le rapport sous le nom de : capteur d’humidité externe</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Environnement de boîte</td><td></td><td></td><td></td>à gants</tr><tr><td>10 kOhm</td> Résistance <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oscilla Xtralien Scientific Python</td><td>IDE Oscilla</td><td></td><td>https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python Connu dans le rapport sous le nom de : IDE Python</td></tr></tbody></table>

une chambre 3d-imprimés pour dispositif optoélectronique organique stable de dégradation

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

Dans ce manuscrit, nous exposons la fabrication d’une chambre atmosphérique petite, portative, facile à utiliser pour les organiques et dispositifs optoélectroniques de pérovskite, en utilisant la 3D-impression. Comme ces types d’appareils sont sensibles à l’humidité et l’oxygène, une telle chambre peut aider les chercheurs à caractériser les propriétés électroniques et de la stabilité. La chambre est destinée à être utilisé comme un environnement stable, réutilisable et temporaire avec des propriétés contrôlées (y compris l’introduction de gaz, humidité et de température). Il peut être utilisé pour protéger les matériaux sensibles à air ou les exposer à des contaminants d’une manière contrôlée pour les études de dégradation. Afin de caractériser les propriétés de la chambre, nous décrivons une procédure simple pour déterminer le taux de transmission de vapeur d’eau (WVTR) à l’aide d’humidité relative mesurée par un capteur d’humidité standard. Ce mode opératoire normalisé, avec une masse de remplissage de 50 % d’acide polylactique (PLA), se traduit par une chambre qui peut être utilisée pendant des semaines sans perte significative des propriétés du périphérique. La polyvalence et la facilité d’utilisation de la chambre lui permet d’être adapté à toute condition de caractérisation qui nécessite une atmosphère contrôlée compact.

Mesures de courant-tension :
Cette chambre est conçue pour permettre l’analyse d’un dispositif d’air sensible diode, comme une cellule solaire organique ou perovskite ou une diode électroluminescente. Il peut agir comme une encapsulation réutilisable, temporaire ou comme une méthode de l’introduction de contaminants pour effectuer des essais de dégradation contrôlée. Les courbes de densité de courant-tension (JV...

Nous présentons ici un protocole pour la conception, la fabrication et l’utilisation d’une simple et versatile 3D-imprimés et contrôlée atmosphérique chambre pour la caractérisation optique et électrique des dispositifs optoélectroniques organiques air sensible.

Une chambre 3D-imprimés pour dispositif optoélectronique organique stable de dégradation

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...

Une chambre environnementale portable et polyvalente imprimée en 3D peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’électronique organique, en particulier en ce qui concerne la dégradation des dispositifs dans diverses conditions. Le principal avantage de l’utilisation d’une chambre imprimée en 3D est qu’elle permet d’effectuer rapidement des ajustements en termes de coûts, en fonction de l’évolution des échantillons ou des exigences environnementales, tout en conservant l’utilité de la conception de base. Le faible coût et la rapidité de production grâce à l’impression 3D permettent aux chercheurs de modifier rapidement nos conceptions en fonction de leurs besoins.Cela inclut différentes tailles d’appareils, des ports supplémentaires et des capteurs supplémentaires. Une caractéristique des chambres est leur méthode de fabrication. Il s’agit d’un exemple d’une conception unique, une chambre d’essai IV de six pixels.Il est fabriqué à l’aide de composants imprimés en 3D pour la chambre supérieure, un anneau de retenue et une chambre inférieure. Cela donne une vue d’ensemble de l’assemblage de la chambre avec un appareil. Le joint torique et le joint ne sont pas imprim

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