מאמר שיטה

מדריך צעד-אחר-צעד לרתימת דיודות פולטות אור אורגניות על ידי ייצור מכשיר מעובד בתמיסה של פולט TADF

DOI:

10.3791/68434

⸱

7 בנובמבר 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1Materials Research Centre, Indian Institute of Science

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

התקני דיודה פולטת אור אורגנית (OLED) מציעים איכות תצוגה מעולה עם ניגודיות טובה יותר תוך הצגת יתרונות סביבתיים על ידי צריכת אנרגיה נמוכה יותר. כאן, אסטרטגיה פשוטה לייצור מכשירי OLED המעובדים בתמיסה מוצגת באופן רציף.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הביקוש למקורות אור חסכוניים באנרגיה היה עד לעלייה משמעותית בעידן האחרון, עקב המודעות הגוברת לדאגות סביבתיות ושינויי אקלים. דיודות פולטות אור אורגניות (OLED) מציעות איכות תצוגה מעולה, יעילות אנרגטית וקיימות, מה שהופך אותן לבחירה אידיאלית עבור צרכנים מודעים לסביבה ותעשיות מבוססות טביעת רגל פחמנית מופחתת. מכשירי ה-OLED הדקים והגמישים יותר חוללו מהפכה בתחום הסמארטפונים, הטלוויזיות, צגי הרכב והגאדג'טים הלבישים. כאן, במאמר זה, מיוצר מכשיר OLED יעיל החל מסינתזה של פולט מבוסס תורם-מקבל, ולאחר מכן טיהורו. תהליך הסינתזה האורגנית מוסבר בקצרה. לצורך טיהור, ראשית, תערובת המוצר מטוהרת על ידי כרומטוגרפיה של עמודים, ולאחר מכן היא עוברת סובלימציה באמצעות מערך סובלימציה ואקום של שיפוע טמפרטורה כדי להשיג תרכובת בעלת טוהר גבוה. המטרה הסופית היא לייצר מכשיר OLED רב שכבתי הזקוק לפולטות טוהר גבוה במיוחד. יצירת OLED יעיל דורשת דיוק ומומחיות; לפיכך, הצגת פרוטוקול מפורט צעד-אחר-צעד חשובה לקהילת המדע. כאן, הפרטים על ייצור מכשירי ה-OLED המעובדים בתמיסה נפרשים בארבעה שלבים (ניקוי מצע, ציפוי ספין של שכבות, אידוי תרמי של שכבות ומדידת ביצועי המכשיר). ראשית, יש לנקות את המצעים באמצעות פרוטוקול מבוסס היטב. לאחר מכן, הארכיטקטורה השכבתית מתקבלת על ידי ציפוי ספין ותצהיר תרמי של חומרים רצויים לעובי הנדרש. האידוי התרמי נעשה באמצעות מאייד תרמי בוואקום גבוה עם מערך תא כפפות משולב. לבסוף, כדי להשיג את ביצועי המכשיר, יש לבצע מדידות בסביבה חשוכה. עבודה מקיפה זו תספק ידע מעמיק על ייצור מכשירים ותעניק השראה לחוקרים נוספים לקשט את העולם הזה ב-OLED.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עם המודרניזציה הגוברת, קצב צריכת האנרגיה עלה על גדותיו, מה שאילץ את הופעתם של מספר מקורות חסכוניים באנרגיה. למרות שלעתים קרובות זה לא ממומש, תאורה היא אחד התחומים העיקריים שצורכים חשמל. על פי דו"ח שפורסם על ידי תוכנית הסביבה של האו"ם (UNEP) בשנת 20171. תאורה צורכת 15-19% מהחשמל העולמי 1,2 ופולטת כ-5% מגזי החממה בעולם 1,3. אם נושא זה יישאר ללא טיפול, צריכת החשמל לתאורה תגדל פי כמה עד 2030 1,4, מה שישפיע באופן משמעותי על שינויי האקלים עקב ההתחממות הגלובלית. לפיכך, הפיתוח של טכנולוגיות תאורה חסכוניות באנרגיה5 טומן בחובו הבטחה עצומה לקראת סביבה בת קיימא.

מכשירי דיודה פולטת אור אורגנית (OLED) עשו מהפכה בתחום התצוגה והתאורה, ומציעים איכות תצוגה משופרת יחד עם יעילות אנרגטית גבוהה 6,7. מלבד זאת, הוא מציע גם את הרזון, הגמישות, הניגודיות הגבוהה וזוויות הצפייה הרחבות הנדרשות. בשל כל היתרונות הללו, התועלת של חומרי OLED גדלה בהדרגה ביישומים שונים, כולל סמארטפונים, טלוויזיות, מכשירים לבישים ומערכות תאורה לרכב8. OLEDs משתמשים בתרכובות אורגניות כשכבות הפולטות, והן פולטות אור על הרקומבינציה הקרינה של חורים ואלקטרונים 9,10,11. הפיתוח של מכשירי OLED התקדם באמצעות שלושה דורות של חומרים פולטים12. הראשון הוא חומרים פלואורסצנטיים, שיכולים לקצור רק את האקסיטונים הבודדים, מה שמוביל תיאורטית ליעילות הקוונטית הפנימית (IQE) של 25%. ה-OLED מהדור השני משתמשים בפולטות זרחן כדי לגשת לכל האקסיטונים הסינגלטים והמשולשים, הודות לצימוד יעיל של מסלול ספין, ניתן גם לקצור את כל האלקטרונים המשולשים, מה שמוביל ל-100% IQE13,14. עם זאת, קומפלקסים אלה מכילים מתכות כבדות כמו אירידיום (Ir) או פלטינה (Pt), המעוררות חששות סביבתיים ובעיות עלות. לאחר מכן מגיע הדור השלישי של OLEDs, המורכב מפולטי פלואורסצנציה מושהית המופעלים תרמית (TADF) 15,16,17,18,19.

מולקולות TADF מציגות פער אנרגיה קטן בין מצבים נרגשים משולשים לסינגלט, מה שמאפשר חצייה בין-מערכתית הפוכה (RISC) המופעלת על ידי אנרגיה תרמית ומשיגה IQE תיאורטי של 100%20. תכנון מולקולת TADF מחזיק באסטרטגיה להצמיד תורם וקבוצה מקבלת עם או בלי עזרה של יחידת ליבה. ליבה מתאימה תומכת בצימוד אלקטרוני יעיל בין קבוצות התורם והמקבל. קבוצות עשירות באלקטרונים (לדוגמה, קרבזול, פנוקסזין, פנותיאזין, טריפנילמין) משמשות בדרך כלל כתורמים, בעוד שקבוצות חסרות אלקטרונים (לדוגמה, קבוצות טריאזין, אוקסדיאזול, בנזופנון או ציאנו) מתפקדות כמקבלות 21,22,23,24,25,26,27. לפולטי TADF יש פער אנרגיה יחיד-משולש קטן (ΔEST), המסייע בהקלה על חצייה בין-מערכתית הפוכה (RISC)28. כאן, בעבודה זו, אנו מכינים מולקולת TADF מסוג D-A, אשר תשמש בהמשך לייצור מכשיר OLED פולט ירוק28.

למכשירי OLED רב-שכבתיים יש טכנולוגיית OLED מתקדמת משמעותית על ידי שיפור מדדי הביצועים בהשוואה למכשירים חד-שכבתיים. מכשיר OLED רב שכבתי מכיל מספר שכבות אורגניות, שכל אחת מהן משרתת פונקציה ספציפיתכלשהי 29,30. ניתן להתאים את ביצועי המכשיר על ידי שינוי החומר, העובי והריכוז של כל שכבה. החומרים של שכבות אלה נבחרים על פי רמת האנרגיה שלהם של האורביטל המולקולרי הכבוש הגבוה ביותר (HOMO) והאורביטל המולקולרי הנמוך ביותר (LUMO). שכבות אורגניות אלה נשארות דחוסות בין שתי האלקטרודות (קתודה ואנודה). לאחר החיבור למעגל, אלקטרונים זורמים מה-HOMO של המולקולות הפולטות לכיוון מקור המתח דרך האנודה, ויוצרים חור. ואילו מקור המתח מספק אלקטרונים ל-LUMO של המולקולה דרך הקתודה. מטענים מנוגדים אלה עוברים על פני המכשיר ומתאחדים מחדש בשכבת הפליטה, והרקומבינציה הקרינה של האקסיטונים פולטת פוטונים. בהתאם לחומרי השכבה הפולטים ופער האנרגיה HOMO-LUMO שלהם, צבע הפליטה יכול להשתנות29. רצוי שהרקומבינציה תתרחש בשכבה הפולטת (EML); לשם כך נדרש מבנה מכשיר אופטימלי. אם השכבות והעובי שלהן אינם מותאמים כראוי, השילוב מחדש עלול להיות מועבר, וכתוצאה מכך ביצועי מכשיר גרועים.

ייצור המכשיר הרב-שכבתי יכול להיות משני סוגים, או על ידי תצהיר תרמי ואקום או עיבוד תמיסה. כאן, במאמר זה, מוצגת שיטה מפורטת לייצור מכשיר של פולט TADF בשיטה מעובדת תמיסה (בה נעשה ציפוי ספין לשלוש השכבות הראשונות, ואחריו שקיעת הוואקום של שלוש השכבות הבאות). תהליך ייצור המכשירים המעובד בפתרון משך תשומת לב רבה יותר בשל היותו חסכוני, ניתן להרחבה ובר קיימא מבחינה סביבתית. יתר על כן, בזבוז החומר נמוך יחסית לאידוי תרמי ואקום. ניתן להפקיד חומר מעובד בתמיסה בטמפרטורת החדר, מה שהופך אותו לבחירה מתאימה, המאפשרת ייצור על מצעים גמישים ורגישים לחום. למעשה, עבור אותן מולקולות בעלות יציבות תרמית נמוכה, ניתן לייצר את המכשיר רק בשיטה זו. עם זאת, יש כמה דברים שכדאי לקחת בחשבון לפני הייצור. יש לבדוק את מסיסות הפולט, היציבות והאחידות של הסרט.

כאן, הכנו מולקולת TADF מסוג D-A, שתשמש בהמשך לייצור מכשיר OLED פולט ירוק28. ראשית, אסטרטגיית הסינתזה של פולט TADF 2BPy-oTC נדונה על קצה המזלג; הדיון המפורט כבר דווח במאמר הקודם של קבוצה28 שלנו. יתר על כן, החומר המסונתז טוהר על ידי כרומטוגרפיה של עמודים, וכדי להשיג חומר בעל טוהר גבוה, הוא עבר סובלימציה באמצעות מערך סובלימציה בוואקום גבוה בשיפוע טמפרטורה. שלב הטיהור הכרחי ביותר, שכן כל טומאת עקבות תשפיע על ביצועי המכשיר. לאחר מכן, לייצור המכשיר, נלקחו ונוקו מצעי זכוכית בדוגמת תחמוצת פח אינדיום (ITO). ניקוי המצעים חשוב מאוד31. המצעים המצופים ב-ITO נוקו ביסודיות על ידי סוניקציה עם תמיסת סבון, מים טהורים במיוחד וממיסים אורגניים, ולאחר מכן ניקוי אוזון. לאחר מכן, שכבת הזרקת החור (HIL) צופה בספין על גבי מצע ITO (אנודה), והשכבה הפולימרית של פוליסטירן סולפונאט פולי (3,4-אתילנדיוקסיתיופן) פוליסטירן סולפונאט (הידוע בכינויו PEDOT: PSS) נלקחה כ-HIL. שכבת הובלת החורים (HTL) הייתה מצופה בסיבוב על גבי HIL. שכבה זו מסייעת בנדידת החורים לעבר השכבה הפולטת. Poly(9-vinylcarbazole) (PVK), בעל רמת אנרגיה דומה ל-PEDOT: PSS, שימש כ-HTL. יתר על כן, שכבת הפליטה (EML) הייתה מצופה ספין על גבי HTL. כדי למנוע כיבוי ריכוז ברוב המכשירים מבוססי TADF, מולקולת הפולט מתפזרת במטריצה מארח. במחקר זה, 10% משקל של 2BPy-oTC נלקחו במארח N,N′-Dicarbazolyl-4,4′-biphenyl (CBP), שהוא מארח ידוע לפולט ירוק 32,33,34. לאחר מכן הועמסו המצעים המיוצרים הללו למאייד התרמי. שכבת הובלת האלקטרונים (ETL) ושכבת הזרקת האלקטרונים (EIL) הופקדו על ידי אידוי תרמי. אידוי תרמי זה דורש בקרה מדויקת על קצב השיקוע בסביבת ואקום גבוהה. 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1 H-benzimidazole) (TPBi) הופקד כ-ETL, המסייע בהעברת האלקטרונים מ-EIL ל-EML, ו-8-Hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) שימש כ-EIL, המזריק את האלקטרונים לארכיטקטורת המכשיר באמצעות אפקט מנהור. לבסוף, 100 ננומטר של אלומיניום הופקדו עם מסכת קתודה. אז, מבנה המכשיר הכולל הוא כדלקמן - ITO / PEDOT: PSS (30 ננומטר) / PVK (30 ננומטר) / 10 wt% 2BPy-oTCz ב- CBP (30 ננומטר) / TPBi (50 ננומטר) / Liq (2 ננומטר) / Al (100 ננומטר).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: מכשירים רגישים מאוד לאבק וחלקיקים זרים; כל סוג של טומאה יכול לשנות את הביצועים בפועל של הפולט ועלול להוביל לאי תפקוד או לקצר חשמלי במכשיר. לכן, אלה צריכים להיעשות במקום נקי עם אמצעי זהירות מירביים. מומלץ להכין את המכשירים בתוך תא הכפפות עם סביבת לחות וחמצן מבוקרת (רמת חמצן ולחות 0.1 עמודים לדקה).

1. אסטרטגיה סינתטית פולטת

  1. מצא עיצוב מתאים למולקולת TADF מבוססת תורם-מקבל בעזרת סקר ספרות. לבחון את המבנה המוצע באמצעות חישובים תיאורטיים; אם הוא עונה על הדרישות, המשך בסינתזה. באופן כללי, אם למולקולה יש ΔEST < 0.2 eV, אז היא יכולה להראות את תכונת TADF 35,36,37.
    הערה: במחקר זה, המולקולה 2BPy-oTCz נלקחה כפולטת28. כאן, ה-3,6-di-tert-butyl-9H-carbazole (TC) העשיר באלקטרונים משמש כיחידת תורם האלקטרונים, ואילו פניל (פירידין-2-יל) מתנון (2BPy), בעל קבוצת קרבוניל אלקטרושלילית מחוברת, משמש כיחידה המקבלת. המסלול הסינתטי מוצג באיור 1, והאיפיונים המפורטים מסופקים בפרסום קודם28.

figure-protocol-1
איור 1: תהליך סינתזה עבור הפולט 2BPy-oTC. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

2. טיהור הפולט

  1. טהר את התרכובת המסונתזת על ידי כרומטוגרפיה של עמודות. השתמש בתערובת אתיל אצטט/n-הקסאן כחומר הניקוי.
  2. השג תרכובת בטוהר גבוה (>99.9%) על ידי סובלימציה של התרכובת באמצעות מערך סובלימציה תרמית בוואקום גבוה של שיפוע טמפרטורה. זה מפריד את הטומאה מהתרכובת על סמך טמפרטורת הסובלימציה שלהם.

3. ייצור מכשירים מעובד בפתרון

הערה: כאן, במאמר זה, מודגמים השלבים של ייצור התקן מעובד תמיסה עם הפולט 2BPy-oTC. התמונה הסכמטית של ארכיטקטורת המכשיר והמבנים המולקולריים ניתנת באיור 2.

figure-protocol-2
איור 2: שכבות מולקולריות המשמשות לייצור ההתקן. (A) ארכיטקטורת מכשיר המציגה את העובי ורמות האנרגיה של HOMO-LUMO של כל השכבות. (B) מבנה מולקולרי של PVK, CBP, Liq ו-TPBi. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. ניקוי מצעים
    1. כדי לייצר מכשירים טובים, יש לנקות היטב את המצעים. קח מצעי זכוכית ITO מעוצבים.
      הערה: מצעי ITO מעוצבים אלה יכולים להיות מסוגים שונים; הוא יכול להכיל 2/4/6/8 פיקסלים וגם גודל הפיקסלים עשוי להשתנות. במאמר זה נלקחו מצעים המכילים 6 פיקסלים, ולאחר ייצור המכשיר, השטח של פיקסל אחד הוא כ-4.5 מ"מ2.
    2. שמור את המצעים במחזיק מצע לניקוי. לאחר מכן טבלו באצטון (בכוס) וסוניקט באמבט קולי למשך 10 דקות (שמרו על טמפרטורה סביב 40 מעלות צלזיוס).
    3. סוניקציה של המצעים באלכוהול איזופרופיל, ואחריו 1% (v/v) מי סבון Helmanex III, מים טהורים במיוחד, אצטון ואלכוהול איזופרופיל ברצף למשך 10 דקות כל אחד. שמור על הטמפרטורה סביב 40 מעלות צלזיוס, ונדרש ניקוי נכון כדי להסיר אבק ושאריות אורגניות מהמצעים.
    4. הוצא את המצעים ואז יבש בעזרת אקדח חנקן. לאחר מכן, זהה את צד ה-ITO על המצע על ידי בדיקת המוליכות באמצעות מולטימטר, ולאחר מכן נקה את משטח ה-ITO באמצעות שואב אוזון UV.
  2. ציפוי ספין של HIL, HTL ו-EML
    1. כדי לסובב את שכבת הזרקת החור (HIL) על גבי משטח ה-ITO, ראשית סנן את ה-PEDOT:PSS הזמין מסחרית דרך מסנן מזרק PTFE (Polytetrafluoroethylene) 0.45 מיקרומטר38 לתוך בקבוקון. מכסים את המשטח העליון המוליך של המצעים עם PEDOT המסונן: PSS.
    2. PEDOT:PSS מכיל מים; מצפים אותו מחוץ לתא הכפפות, אחרת רמת הלחות תעלה בתוך תא הכפפות.
      הערה: עבור עבודה זו, שכבה בעובי 30 ננומטר צופה בסיבוב בסל"ד של 5000 ותאוצה של 2000 סיבוב לשנייה, משך 60 שניות. בצע אופטימיזציה של העובי של שכבת HIL זו בהתאם לצורך.
    3. שמור את המצע המצופה על פלטה חמה בטמפרטורה של 140 מעלות צלזיוס למשך כ-20 דקות לחישול. נגב את דפנות ותחתית המצע באמצעות ספוגית רטובה או טישו נטול מוך. הכניסו את המצעים לתא הכפפות לאחר החישול.
    4. בתוך תא הכפפות, ציפוי מסתובב 30 ננומטר של PVK (תמיסה של 10 מ"ג/מ"ל בכלורובנזן) כשכבת הובלת חורים (HTL), על גבי HIL39 עם סל"ד של 4000 ותאוצה של 2000 סיבוב לשנייה, משך 60 שניות.
    5. שוב, שמור אותו על פלטה חמה בטמפרטורה של 140 מעלות צלזיוס למשך כ -20 דקות לחישול.
      הערה: מכיוון שטמפרטורות הרתיחה של מים וכלורובנזן הן 100 מעלות צלזיוס ו-132 מעלות צלזיוס, בהתאמה, טמפרטורת החישול נשמרה על 140 מעלות צלזיוס, שהיא מעל ערכי טמפרטורת הרתיחה הללו.
    6. כדי לסובב את ציפוי ה-EML, סנן את פתרון המארח המוטבע של הפולט דרך מסנן מזרק PVDF של 0.45 מיקרומטר לתוך בקבוקון זכוכית. ציפוי סיבוב שכבה של 30 ננומטר עם סל"ד של 3000 ותאוצה של 1500 סיבוב לשנייה, משך 60 שניות.
      הערה: בעבודה זו, 10% משקל של 2BPy-oTC במארח CBP נלקח כ-EML (9 מ"ג מארח ו-1 מ"ג פולט ב-1 מ"ל טולואן).
      1. כדי לייצר 10% משקל מהפולט, הכינו תחילה תמיסות מלאי של 10 מ"ג/מ"ל בטולואן הן של הפולט והן של המארח בבקבוקוני זכוכית נפרדים. סוניקציה של בקבוקון הפולט ומחממים את בקבוקון המארח ב-70 מעלות צלזיוס כדי ליצור תמיסות הומוגניות. כעת הוסף host: emitter ביחס של 9:1 כדי לקבל פתרון פולט של 10% wt%.
    7. נגב את הצדדים והתחתון של המצע בדוגמת ITO עם טולואן והעביר אותו למאייד התרמי על מחזיק מצע מתכתי (תמונה מצורפת ב-SI).
  3. הכנת תא האידוי ואידוי שכבות אורגניות.
    הפקידו את שכבת ה-ETL, EIL והקתודה על ידי תצהיר תרמי ואקום. הפקידו את העובי הנדרש של השכבות על ידי שליטה בשיעורי האידוי ובזמן. התאדות של 50 ננומטר TPBi, 2 ננומטר Liq ו-100 ננומטר של אלומיניום כדי להשלים את ייצור המכשיר.
    1. הפעל את המאייד ואת הצ'ילר (לזרימת מים).
    2. שמור את חומרי ETL, EIL וקתודה בדרגה סובלימציה בכור היתוך קוורץ בהתאמה לאידוי תרמי.
      הערה: 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1 H-benzimidazole) (TPBi) נלקח כ-ETL, 8-Hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) נלקח כ-EIL, ואלומיניום נלקח כחומר הקתודה במחקר זה. איור 3 מראה שניתן לטעון מקסימום 10 חומרים במאייד התרמי להפקדת חומרים שונים.
    3. בדוק את אורך החיים של כל החיישנים לפני תחילת האידוי. לאחר הנחת המצעים בתוך תא הוואקום, נעל את הדלת והפעל את משאבת הוואקום. ייקח כשעה להגיע לוואקום. כאשר הוואקום מגיע ל 10-6 מבר, התחל בתהליך האידוי.
      הערה: בדוק את אורך חיי הקריסטל; הם צריכים להיות מעל 80, אחרת שנה את גביש החיישן. הזמן הדרוש כדי להגיע לוואקום עשוי להשתנות בהתאם לקיבולת המשאבה.
    4. כדי להבטיח תצהיר הומוגני, התחל את הסיבוב במישור של לוחית המצע.
    5. מחממים מראש את כור ההיתוך TPBi על ידי הפעלת החשמל לכור ההיתוך TPBi. שלוט בקצב האידוי על ידי שליטה בזרימת הזרם. לאחר שהקצב מתייצב סביב 1-1.5 Å/s, פתח את התריס לתצהיר.
    6. לאחר אידוי 50 ננומטר TPBi, סגור את התריס כדי לעצור את התצהיר. הפחת את החימום על ידי הפחתת זרימת הזרם. המתן עד שכור ההיתוך יתקרר.
    7. באופן דומה, עבור EIL, מחממים מראש את כור ההיתוך Liq על ידי הפעלת החשמל לכור היתוך Liq. לאחר שקצב האידוי מתייצב סביב 0.2 Å/s, פתח את התריס לתצהיר.
    8. לאחר אידוי 2 ננומטר של Liq, סגור את התריס כדי לעצור את השקיעה. הפחת את החימום על ידי הפחתת זרימת הזרם. המתן עד שכור ההיתוך יתקרר.
    9. כבה את סיבוב לוחית המצע.
    10. מכיוון ששתי השכבות האורגניות מופקדות, הגיע הזמן לאידוי האלומיניום (לקתודה). החלף את המסכה להפקדת אלומיניום.
      הערה: בדרך כלל, שתי מסכות שונות נשמרות בכל ההגדרות, האחת להפקדת שכבות אורגניות והשנייה להפקדת חומרי קתודה.
    11. הפעל את סיבוב לוחית המצע לתצהיר הומוגני והגדר אותו ל-18 סל"ד.
    12. מחממים מראש את סירת האלומיניום על ידי הפעלת החשמל לסירת האלומיניום. לאחר שקצב האידוי מתייצב סביב 2-3 Å/s, פתח את התריס לתצהיר.
    13. לאחר אידוי 100 ננומטר אל, סגור את התריס כדי לעצור את התצהיר. הפחת את החימום על ידי הפחתת זרימת הזרם. המתן עד שהסירה תתקרר. הזוהר של אלומיניום חם ניתן ב-SI.
    14. כבה את הסיבוב.
    15. המתן 45-60 דקות, כך שהחלקיקים בתוך החדר ישקעו. הסר את המכשירים מהמאייד דרך תא הכפפות.
  4. מדידת פרמטרים של המכשיר
    1. כייל את מערך מדידת ה-OLED.
    2. שמור את המכשיר במערך מדידה. ודא שהחיבורים בין הקתודה לאנודה נכונים.
    3. מדוד את העלילות האופייניות של המכשיר על ידי שינוי המתח מ -0 ל -20 וולט, במרווח מדרגה של 0.5 וולט, בסביבה חשוכה בעזרת מד מקור ומולטימטר. השתמש בגלאי צילום סיליקון כדי לזהות את האות.
    4. מצד שני, כדי להשיג פליטת EL, מדוד את הזוהר במתחים שונים בסביבה חשוכה בעזרת ספקטרופוטומטר פלואורסצנטי. בחר את חלון הפליטה של 300-800 ננומטר.
    5. באמצעות תוכנת מדידת OLED, עם ערכי הקלט של שטח הפיקסלים הידוע, המרחק בין המכשיר לגלאי הצילום והרווח של גלאי הצילום, ניתן להשיג את פרמטרי המכשיר הנכונים. ניתן לחשב צפיפות זרם (J), יעילות קוונטית חיצונית (EQE), יעילות אור (ƞP), יעילות זרם (ƞL) ובהירות (L).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 3A מציג את הסידור של כל כוריות ההיתוך (או הסירות) בתוך המאייד התרמי ואת החומרים המשמשים במיקומים שלהם. המערך מכיל 10 סירות, מה שאומר שניתן להעמיס לכל היותר 10 חומרים שונים. איור 3B מציג את המיקום של כל ששת החיישנים. חיישני מיקרו-איזון גבישי קוורץ (QCM) אלה עוזרים לקבוע את ערכי העובי האמיתיים של שכבות מתאדות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההליך לעיל משמש כמדריך מקיף לאסטרטגיה הסינתטית של מולקולת TADF, טיהור, ייצור מכשירים מעובדים בתמיסה ואפיון של OLEDs. מכשיר ה-OLED יוצר על ידי עיבוד תמיסה קל40 של שכבת הפליטה. התוצאה היא עלות נמוכה ושליטה קלה באחוז המשקל של המארח בשכבה הפולטת. שיטה זו מאפשרת גם מדרגיות קלה של המכשיר ואינטגרציה קלה למצעים גמישים, יחד עם שליטה טובה יותר על הריכוז, העובי והמורפולוגיה של הסרט. שיטת עיבוד הפתרון גם מפחיתה משמעותית את בזבוז החומרים, ותורמת לתהליך ידידותי יותר לסביבה. אם ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים אינם חושפים ניגוד אינטרסים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מלגת המחקר של ראש הממשלה (PMRF) מוכרת בתודה על ידי S.I.C. ו-S.C. על מלגת הדוקטורט. S.B. תודה למלגת הפוסט-דוקטורט של IISc-Institute of Eminence (IoE). ועדת המענקים האוניברסיטאית (UGC) ומשרד החינוך (MoE) מוכרים על ידי S.H.N. וניו יורק, בהתאמה, על מלגת הדוקטורט שלהם. יחסי ציבור מכירים בתמיכה כספית מהמועצה למחקר מדעי ותעשייתי (CSIR) [קוד מענק - 01WS(031)/2023-24/EMR-II/ASPIRE].

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
13 מ"מ X 0.22 & mu; m  מסנן מזרק PVDFBSB פארמהBSBPTF1345
13 מ"מ X 0.45 & mu; m  מסנן מזרק PTFEBSB פארמהBSBPV1345
2,2&פריים;,2"-(1,3,5-בנזינטרייל)-טריס(1-פניל-1H-בנזימידזול) (TPBi)BLD פארמהBD234896סובלימציה
8-הידרוקסיקינולינולאטו-ליתיום (ליק)BLD פארמהBD446731סובלימציה
אצטוןפיורכםבשימוש כזה
כדור אלומיניום קורט ג'יי. לסקרEVMAL50EXQD99.999% טהור
כלורובנזןספקטרוכם10342>99% Puriss AR
תמיסת סבון Hellmanex IIIסיגמא-אלדריץ'Z805939השתמשה בתמיסת סבון 1% (V/V)
אלכוהול איזופרופילפיורכםבשימוש כזה
מצע זכוכית בדוגמת ITOחברת טכנולוגיית אופטואלקטרוניקה ג'והאי קאייבו בע"מ.פריט מס' 004-1520-SKהתנגדות ללוח < 17 אוהם לרגל רבוע, גודל=15*20*1.1 מ"מ, טרנסמיטנס>82%
N,N&פריים;-דיקרבזוליל-4,4&פריים;-ביפניל (CBP)BLD פארמהBD21599סובלימציה
PEDOT:PSSאוסילה (נרכש)Clevios P VP AI 4083 
פולי(9-וינילקרבזול) (PVK)סיגמא-אלדריץ'182605ממוצע Mw ~1,100,000, משמש ככזה
טולואןספקטרוכם52035דרגת ספקטרוסקופיה

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Accelerating the Global Adoption of ENERGY-EFFICIENT LIGHTING. UN Environment-Global Environment Facility, United for Efficiency (U4E). , United Nations Environment. (2017).
  2. Hafezparast, N. M., Olsson, T., Fischl, G., Aries, M. Smart versus conventional lighting in apartments - Electric lighting energy consumption simulation for three different households. Energy Build. 244, 111009(2021).
  3. Filonchyk, M., Peterson, M. P., Zhang, L., Hurynovich, V., He, Y. Greenhouse gases emissions and global climate change: Examining the influence of CO2, CH4, and N2O. Sci Total Environ. 935, 173359(2024).
  4. Pode, R. Organic light emitting diode devices: An energy efficient solid state lighting for applications. Renewable Sustainable Ener Rev. 133, 110043(2020).
  5. Thejo, N. K., Dhoble, S. J. Organic light emitting diodes: Energy saving lighting technology - A review. Renewable Sustainable Ener Rev. 16 (5), 2696-2723 (2012).
  6. Izawa, S., et al. Blue organic light-emitting diode with a turn-on voltage of 1.47 V. Nat Commun. 14 (1), 5494(2023).
  7. Tang, C. W., Vanslyke, S. A. Organic electroluminescent diodes. Appl Phys Lett. 51 (12), 913-915 (1987).
  8. Zou, S. J., et al. Recent advances in organic light-emitting diodes: Toward smart lighting and displays. Mater Chem Front. 4 (3), 788-820 (2020).
  9. Liu, S., Xie, W., Lee, C. S. Organic light-emitting diodes, what's next. Next Nanotechnol. 1, 100003(2023).
  10. Jou, J. H., Kumar, S., Agrawal, A., Li, T. H., Sahoo, S. Approaches for fabricating high efficiency organic light emitting diodes. J Mater Chem C. 3 (13), 2974-3002 (2015).
  11. Karzazi, Y. Organic Light Emitting Diodes: Devices and Applications. J Mater Environ Sci. 5 (1), 1-12 (2014).
  12. Dos Santos, J. M., et al. The Golden Age of Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials: Design and Exploitation. Chem Rev. 124 (24), 13736-14110 (2024).
  13. Xiao, L., et al. Recent Progresses on Materials for Electrophosphorescent Organic Light-Emitting Devices. Adv Mater. 23 (8), 926-952 (2011).
  14. Lee, S., et al. Deep-Blue Phosphorescence from Perfluoro Carbonyl-Substituted Iridium Complexes. J Am Chem Soc. 135 (38), 14321-14328 (2013).
  15. Hong, G., et al. A Brief History of OLEDs-Emitter Development and Industry Milestones. Adv Mater. 33 (9), e2005630(2021).
  16. Adachi, C., Sandanayaka, A. S. D. The leap from organic light-emitting diodes to organic semiconductor laser diodes. CCS Chem. 2 (4), 1203-1216 (2020).
  17. Bizzarri, C., Spuling, E., Knoll, D. M., Volz, D., Bräse, S. Sustainable metal complexes for organic light emitting diodes (OLEDs). Coordinat Chem Rev. 373, 49-82 (2018).
  18. Uoyama, H., Goushi, K., Shizu, K., Nomura, H., Adachi, C. Highly efficient organic light-emitting diodes from delayed fluorescence. Nature. 492 (7428), 234-238 (2012).
  19. Zhang, Q., et al. Efficient blue organic light-emitting diodes employing thermally activated delayed fluorescence. Nat Photonics. 8 (4), 326-332 (2014).
  20. Chen, X. K., Kim, D., Brédas, J. L. Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) Path toward Efficient Electroluminescence in Purely Organic Materials: Molecular Level Insight. Acc Chem Res. 51 (9), 2215-2224 (2018).
  21. Wang, Z., et al. Carbazole-based thermally activated delayed fluorescent emitters for efficient pure blue organic light-emitting diodes. Org Electron. , 118-106795 (2023).
  22. Tsiko, U., et al. TADF quenching properties of phenothiazine or phenoxazine-substituted benzanthrones emitting in deep-red/near-infrared region towards oxygen sensing. Dyes Pigments. 197, 109952(2022).
  23. Chen, G., et al. Triphenylamine-Functionalized Multiple-Resonance TADF Emitters with Accelerated Reverse Intersystem Crossing and Aggregation-Induced Emission Enhancement for Narrowband OLEDs. Adv Funct Mater. 33 (12), 2211893(2023).
  24. Braveenth, R., Chai, K. Y. Triazine-acceptor-based green thermally activated delayed fluorescence materials for organic light-emitting diodes. Materials. 12 (16), 2646(2019).
  25. Lee, J., et al. Oxadiazole- and triazole-based highly-efficient thermally activated delayed fluorescence emitters for organic light-emitting diodes. J Mater Chem C Mater. 1 (30), 4599-4604 (2013).
  26. Bas, E. E., Ulukan, P., Monari, A., Aviyente, V., Catak, S. Photophysical Properties of Benzophenone-Based TADF Emitters in Relation to Their Molecular Structure. J Phys Chem A. 126 (4), 473-484 (2022).
  27. Hou, B., Liu, M., Li, Y., Pan, Y., Yang, B. Effect of cyano substitution in TADF molecules on luminescence properties: A theoretical study. Chem Phys. 575, 112080(2023).
  28. Yadav, N., Deori, U., Manna, A. K., Rajamalli, P. Regulating Spatial Configuration in Donor-π-Acceptor for through-Space Exciton Transfer: Concentration-Independent Emitter for OLEDs. Adv Opt Mater. 13 (9), 2402820(2024).
  29. C, A., Pahlevani, M., Welch, G. C. Organic light emitting diodes (OLEDs) with slot-die coated functional layers. Mater Adv. 2 (2), 628-645 (2021).
  30. Negi, S., Mittal, P., Kumar, B. Impact of different layers on performance of OLED. Microsyst Technol. 24 (12), 4981-4989 (2018).
  31. Jolt Oostra, A., Blom, P. W. M., Michels, J. J. Prevention of short circuits in solution-processed OLED devices. Org Electron. 15 (6), 1166-1172 (2014).
  32. Thangaraju, K., Muralidharan, G., Jayakumar, K., Kim, Y. H., Kwon, S. K. (4,4′-N,N′-dicarbazole)biphenyl (CBP) as efficient host in cost-effective green phosphorescent OLEDs. AIP Conf Proc. 1591, 674-676 (2014).
  33. Vishwakarma, V. K., et al. Room-Temperature Columnar Liquid Crystalline Materials Based on Pyrazino[2,3-g]quinoxaline for Bright Green Organic Light-Emitting Diodes. ACS Appl Electron Mater. 1 (9), 1959-1969 (2019).
  34. S, K., Ulla, V., M, R. K., Bhat, B. R., Adhikari, A. V. New green emitters based on push-pull type pyrene substituted cyanopyridones: Design strategies and utilization in organic light-emitting diodes. Dyes Pigments. 219, 111560(2023).
  35. Mamada, M., et al. Highly Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence from an Excited-State Intramolecular Proton Transfer System. ACS Cent Sci. 3 (7), 69-777 (2017).
  36. Li, H., et al. Thermally activated delayed fluorescence materials based on 3, 3′-position substituted bis(phenylsulfonyl)benzene. Dyes Pigments. 188, 109210(2021).
  37. Dos Santos, J. M. The Golden Age of Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials: Design and Exploitation. Chem Rev. 124 (24), 13736-14110 (2024).
  38. Carter, S. A., Angelopoulos, M., Karg, S., Brock, P. J., Scott, J. C. Polymeric anodes for improved polymer light-emitting diode performance. Appl Phys Lett. 70 (16), 2067-2069 (1997).
  39. Partridge, R. H. Electroluminescence from polyvinylcarbazole films: 2. Polyvinylcarbazole films containing antimony pentachloride. Polymer. 24, 739-747 (1983).
  40. Duggal, A. R., Heller, C. M., Shiang, J. J., Liu, J., Lewis, L. N. Solution-Processed Organic Light-Emitting Diodes for Lighting. J Display Technol. 3 (2), 184-192 (2007).
  41. Prakash, S., et al. Solution-Processed OLEDs: Unique Challenges and Advantages. SID Sympos Digest Tech Papers. 44 (1), 678-681 (2013).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

OLEDs

מאמרים קשורים