Name: פיתוח של OLEDs יעילים מתצהיר פתרונות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-11-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 9 s
Description: למד פרוטוקול לייצור דיודות OLED יעילות מרסס פתרונות עם ירידה נמוכה בתפוקה. השיטה ממטבת אלקטרוניקה מודפסת ומציגה יתרונות בין פשטות הארכיטקטורה ליעילות המכשיר.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות לפרויקט "EXCILIGHT" מתוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי במסגרת הסכם המענקים של מארי סקלודובסקה-קירי מס' 674990. עבודה זו פותחה גם במסגרת הפרויקט i3N, UIDB/50025/2020 ו- UIDP/50025/2020, הממומן על ידי קרנות לאומיות באמצעות FCT / MEC.

אזהרה: הצעדים הבאים כרוכים בשימוש בממיסים שונים ובחומרים אורגניים, ולכן יש לנקוט בזהירות נאותה בעת הטיפול. השתמש במכסה האדים ובציוד המגן כגון משקפי מעבדה, מסכות פנים, כפפות ומעילי מעבדה. שקילה של החומרים צריכה להיעשות במדויק באמצעות מכונת קנה מידה ברמת דיוק גבוהה. כדי להבטיח ניקיון של המצעים, תצהיר פתרון של סרטים דקים, אידוי, מומלץ כי כל ההליכים להתבצע בסביבה מבוקרת או תא כפפות. לפני השימוש במעיל ספין, מיקרופיפטים, מאיידים תרמיים, חומרים אורגניים וממסים, יש להתייעץ עם כל גיליונות נתוני הבטיחות.
1. הכנת פתרון מארח-אורח
<ol><li>בשני בקבוקונים קטנים (נפח בין 4-6 מ"ל, מנוקה עם איזופרופנול ומיובש עם חנקן), שוקלים מטריצת מארח המורכבת מ-12 מ"ג של PVK ו-8 מ"ג של OXD-7. התחל עם שקילת OXD-7. פיצוי על כל סטייה במשקל באמצעות PVK כדי להשיג יחס סופי של 6:4 (PVK:OXD-7). בבקבוקון השני, לשקול 10 מ"ג של 2PXZ-OXD TADF פולט.</li>
	<li>הוסף 2 מ"ל של כלורובנזן לבקבוקון עם מטריצת מארח, ו -1 מ"ל לבקבוקון עם חומר TADF. אם המשקלים של בקבוקונים כלשהם אינם בדיוק הערכים שתוארו לעיל, התאימו את נפח הכלורובנזן בשני הבקבוקונים כדי להשיג תמיסה בריכוז סופי של 10 מ"ג/מ"ל.</li>
	<li>השאירו את התמיסות תוך ערבוב עם מוטות ערבוב מגנטיים קטנים ונקיים למשך 3 שעות לפחות כדי להבטיח פירוק מלא של החומרים. ודא שהבקבוקונים מכוסים בבטחה בכובעים המתאימים ואטומים היטב עם סרט אורגני כימי בטוח כדי למנוע אידוי של ממסים.</li>
</ol>2. ניקוי מצעים
הערה: כדי לטפל במצעים, השתמש בזוג פינצטות, נגיעה רק בפינה (לעולם אל תיגע באמצע המצעים). למצעים המשמשים כאן יש שישה פיקסלי ITO בתבנית מוקדמת (איור 1A).
<ol><li>השג מצעי ITO מעוצבים מראש. נקו מצעים באמבט על-קולי המכיל תמיסת 1% v/v Hellmanex במים, אצטון ו-2-פרופנול (IPA), ברצף, למשך 15 דקות בכל אמבטיה. יש לבצע את האמבטיה הראשונה בטמפרטורה של כ-95 מעלות צלזיוס ואת הנותרים בטמפרטורת החדר (RT). לבסוף, ייבשו את המצעים באמצעות שטף חנקן כדי להסיר שאריות ממס ניקוי.</li>
	<li>לפני הייצור, יש לחשוף את המצעים (סרט ITO הפונה כלפי מעלה) לטיפול באוזון UV למשך 5 דקות. חלצו בזהירות את הגזים וודאו שהפנים בדוגמת ITO חשופות לקרינת העל-סגול. כאן, השתמש מנקה אוזון (100 W, 40 kHz). הגדר את אורך גל הפליטה של מנורות ה- UV ל- 185 ננומטר ו- 254 ננומטר עם מנורת פריקה של אדי כספית בעוצמה גבוהה, לחץ נמוך.</li>
</ol>3. ציפוי ספין
זהו השלב החשוב ביותר של פרוטוקול זה. כדי להבטיח אחידות, הומוגניות והיעדר חורים בשכבות הדקות, יש לסנן את כל הממסים באמצעות ניירות הסינון המתאימים להם. יש להבטיח הסרה מלאה של ממסים עודפים מהמצעים כדי למנוע כל קצר במכשיר הסופי. עבור המצעים המשמשים כאן, הסרת חומרים עודפים מן ITO דפוס קתודה חשוב גם כדי לתקן את הפיקסל הסופי, וזה צריך להתבצע בדיוק גבוה, מבלי להפריע את האזור הפעיל של הפיקסל. יש לבצע את השלבים המתוארים להלן לציפוי ספין של הסרטים הדקים. העובי הסופי של הסרט הדק ישתנה אם משתמשים במעיל ספין שונה מזה המשמש כאן.
<ol><li>הכינו את ציוד מעיל הספין. הערה: לפני השימוש במעיל הספין, יש צורך לבצע כיול עקומה עם פרמטרי התצהיר והעובי הסופי המתקבל עבור הסרטים. זה צריך להיעשות עבור כל פתרון מועסק. ההליך כרוך בביצוע מספר תצהירים עבור אותו פתרון אך עם פרמטרים שונים, והעובי הסופי נמדד באמצעות פרופילומטר. איור 2 מציג עקומת כיול אופיינית לשכבה פעילה.</li>
	<li>הפקדת PEDOT:PSS כשכבה הראשונה על גבי ITO. סנן את PEDOT:PSS באמצעות מסנן פלואוריד פוליווינילידן (PVDF) בגודל 0.45 מיקרומטר. מלאו מיקרופייפט ב-100 מיקרוליטר של PEDOT:PSS.</li>
	<li>הניחו בזהירות את המצע על צ'אק המסתובב והפעילו את מערכת הוואקום כדי לתקן את המצע (איור 1B,C). סובבו את ה-ITO עם הפנים כלפי מעלה והתאימו אותו למרכז אזור המצע ככל האפשר. הגדר את הפרמטרים עבור ציפוי הסחיטה ל-5,000 סל"ד למשך 30 שניות. הגדר צעד ראשוני באמצעות מעיל הסיבוב של ~2-3 שניות בסיבוב נמוך (200-500 סל"ד). עובי של 30 ננומטר צפוי.</li>
	<li>אם נשמור את המיקרופייפט בניצב למצע (איור 1D), שחרר את התמיסה (100 μL) במרכז המצע (איור 1D) והתחל את מעיל הסיבוב (איור 1E). הערה: אל תפיל את התמיסה מהר מדי או לאט מדי כדי למנוע את הסיכון להתפשטות לא הומוגנית של התמיסה (בהתאם לצמיגות, זווית המגע יכולה להיות לא אידיאלית). בדרך כלל, הפלת הפתרון ב~1 שניות היא אידיאלית. אין לגעת במצע עם המיקרופיפטה, ולנסות לסנכרן בין הפעלת מעיל הסיבוב לבין הפלת התמיסה. אם הגדרת תצהיר דו-שלבי (כפי שמוסבר בשלב 3.3) אינה זמינה, שקול תצהיר סטטי: שחרר תחילה את התמיסה ולאחר מכן הפעל את מעיל הסיבוב מיד לאחר מכן. הפלת הפתרון צריכה להיעשות בזהירות. יש להשמיט את כל הפתרונות במרכז ציר הסיבוב וליצור נקודה אחידה כדי למנוע אי-אחידות במהלך התהליך. שימו לב שלמרות שכללים אלה אידיאליים לתצהיר סרט טוב, טכניקת ציפוי הספין קשה לאופטימיזציה (כלומר, דורשת מספר שלבי קדם-אופטימיזציה). יתר על כן, זה תלוי בצמיגות התמיסה, בתצהיר האזור הרצוי, באופן שבו התמיסה נשמטת על המצע ובתחילת הסיבוב. דוגמה להיווצרות סרט טוב בקנה מידה מיקרוסקופי ניתן לראות באיור 3 כתמונת AFM.</li>
	<li>השלם את שלב מעיל הסיבוב (איור 1F). מכבים את הוואקום, ובעזרת פינצטה, מסירים את המצע. בעזרת ניצן כותנה קטן ספוג במים (כלומר, ממס PEDOT:PSS; איור 1G), הסר את השכבה העודפת שהושקעה סביב אזורי הקתודה והפינה מהמצע, תוך שמירה על האזור המפוקסל המרכזי ללא מגע.</li>
	<li>שומרים את המצע בתנור או על פלטה חמה בטמפרטורה של 120 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות כדי להסיר את ממס PEDOT:PSS (מים). מוציאים מהתנור או מהפלטה החמה, עוברים לתא כפפות ומשאירים להתקרר ל-RT (איור 1H).</li>
	<li>הכן את הפתרון עבור EML. בבקבוקון נקי חדש (ראה שלב 1.1), באמצעות מיקרופיפט, הכן תמיסה חדשה המורכבת מ-1.8 מ"ל של תמיסה מארחת ו-0.2 מ"ל של תמיסת TADF. לפני השימוש בפתרון, סנן אותו עם מסנן PTFE של 0.1 מיקרומטר.</li>
	<li>השאירו את התמיסה החדשה ערבוב במשך 15 דקות ב-RT.</li>
	<li>לאחר שלבים 3.3-3.5, בצע את התצהיר של תמיסה שנייה זו במעיל ספין בתא הכפפות. סובב ב-2,000 סל"ד במשך 60 שניות. עובי הסרט הצפוי צריך להיות 50 ננומטר. כדי להסיר כל עודף של הסרט השני, להשתמש ניצני כותנה ספוג chlorobenzene.</li>
	<li>השאירו את המצעים על פלטה חמה בתוך תא הכפפות בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות כדי להסיר לחלוטין את עודפי הכלורובנזן.</li>
	<li>מוציאים את המצעים מהצלחת החמה ומניחים להתקרר ל-RT.</li>
	<li>לאמצעי זהירות נוספים, שקול כמה בדיקות טמפרטורה / זמן (בעקיפין, קצב אידוי) עבור ממסים שונים. המורפולוגיה של הסרט הסופי תלויה מאוד בפרמטרים אלה. בדיקת AFM פשוטה יכולה להיות שימושית כדי לאשר שקצב אידוי הממס מספיק. המבנה הסופי של הסרטים הדקים שהופקדו צריך להיות דומה פחות או יותר לסכימה באיור 1I.</li>
</ol>4. אידוי חומרים
הערה: לאידוי טוב יותר, הוואקום המינימלי הנדרש הוא בדרך כלל לחץ נמוך מ- 5 x 10-5 mbar. עבור כל החומרים האורגניים, קצב האידוי צריך להישמר מתחת ל-2 Å/s כדי להפחית את החספוס והאחידות של השכבות. עבור LiF, קצב האידוי צריך להיות פחות מ-0.2 Å/s. אי הקפדה על כך עלולה לגרום לפליטות לא אחידות. אם עדיין לא נעשה, תכנן את מערכת החיישנים הפיאזואלקטריים (המודדת את עובי התצהיר ואת קצב האידוי) עם הפרמטרים הנדרשים, כגון 1) צפיפות החומר, 2) גורם Z: צימוד אקוסטי של חומר לחיישן, ו-3) גורם כלים: כיול גיאומטרי של כור ההיתוך האידוי לעומת מחזיק הדגימה. לפני השימוש במאייד, עיין במפרטי הציוד כיצד לבצע כיולים כאלה, ועיין בגליון הנתונים של החומרים עבור ערכי הצפיפות וגורמי Z עבור חומר מסוים. לאחר התכנות, וללא כל שינוי בגיאומטריה של תא האידוי (גורם כלים), ניתן לאחסן את הנתונים לשימוש עתידי עם אותם חומרים.
<ol><li>הכנס את המצעים (סרטים עם הפנים כלפי מטה ולאחר השלמת שלב 3.11) לתוך מחזיק הדגימה עם מסכת האידוי הרצויה (איור 4A).</li>
	<li>כלול את כור ההיתוך הדרוש (הגיאומטריה תלויה במערכת המאיידים הספציפית) ומלא כל אחד מהם בחומרים הדרושים (LiF, TmPyPb ו- Al). הסבר מפורט על תהליך האידוי התרמי בפיתוח OLEDs ניתן למצוא בספרות43 והוא נדון בהרחבה בדו"ח זה.</li>
	<li>מקמו את מחזיק המצע עם דגימות במחזיק דגימת המאייד (איור 4B). סגרו את התא ושאבו את תא המאייד. בצע את ההוראות המתאימות עבור מערכת המאייד.</li>
	<li>לאדות סרט של TmPyPb בעובי של 40 ננומטר. יש להתאדות 2 ננומטר של LiF ו-100 ננומטר של Al, ברצף. עבור אידוי, בצע את הנוהל שפורסם43. הערה: המבנה הסופי מיוצג באיור 4C. בעבודה הנוכחית, התקנים אינם עטופים. עבור ניסויים ארוכי טווח, יש לבצע אנקפסולציה, וזה לא המוקד כאן.</li>
</ol>5. אפיון המכשיר
הערה: כדי לאפיין את המכשיר הסופי, השתמש במד מתח, מד זוהר וספקטרומטר רגישים במיוחד. אם יש כדור משולב, השתמש בו. אחרת, מקם את מד הזוהר בניצב לפליטת פני השטח של OLED במרחק שצוין על ידי היצרן ותלוי בעדשת המיקוד. אם לא משתמשים בכדור משולב, ניתן להניח כי פליטת התקן OLED עוקבת אחר פרופיל למברטיאן לחישוב היעילות. כאן, הבהירות המתוארת אינה תואמת את הנמדדת תחת כדור משולב (ולכן, זה יהיה לפחות π פעמים פחות).
<ol><li>הכנס את התקן ה- OLED המפוברק למחזיק הבדיקה וצור את המגעים החשמליים עבור הפיקסל הרצוי. מדוד את הזרם (I), המתח המופעל (V) והבהירות (L). פרטים מלאים על מערך הניסוי הוסברו בעבר43.</li>
	<li>בעזרת ספקטרומטר, מדוד את ספקטרום האלקטרולומינסנציה (EL) במתחים שונים המופעלים בטווח המתאים לטווח הדינמי של פעולת OLED44. קח לפחות שלושה עד ארבעה ספקטרה. כאן, מתחים מופעלים של 5 V, 10 V, ו 15 V משמשים.</li>
	<li>באמצעות התוכנה הדרושה, חשב את צפיפות הזרם (J), יעילות הזרם (μc candela / אמפר), יעילות הספק (ηp, לומן / וואט) ויעילות חיצונית (EQE). בעזרת ספקטרום האלקטרולומינסנציה, קבעו את קואורדינטות הצבע של CIE. מידע מתאים על איך לחשב את כל הנתונים האלה של הכשרון תוארו בעבר44.</li>
	<li>התווה את הנתונים שצוינו. בצע ניתוח ביקורתי של התוצאות במונחים של יעילות ובהירות. ראה את ספקטרום האלקטרולומינסנציה ונסה ליצור מודל כדי להבין את התוצאות.</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרוטוקול המשמש כאן לייצור OLED יעיל במבנה מכשיר פשוט הוא פשוט יחסית. הניידות החשמלית לא רק מווסתת על ידי הרכב החומר של שכבת המכשיר, אלא גם תלויה באופן קריטי במורפולוגיה של הסרט. הכנת הפתרונות ובחירה נכונה של ממס וריכוז חשובים. לא יכולה להתרחש צבירה של חומרים, מה שמרמז על מסיסות מוחלטת בקנה מידה ננומטרי. חשוב גם לבחון את צמיגות הפתרון. צמיגות גבוהה מובילה לזווית מגע גבוהה של הפתרון על המצע, וגם ההפך אפשרי. בשני המקרים, סרט לא הומוגני יכול להיווצר על ידי ציפוי ספין. בנוסף, יש להימנע מהתחלת סיבוב מעיל הסיבוב לפני הפלת התמי...

העלייה באלקטרוניקה האורגנית המשמשת בחיי היומיום הפכה למציאות שאין דומה לה. מבין מספר יישומים אלקטרוניים אורגניים, OLEDs הם אולי האטרקטיביים ביותר. איכות התמונה, הרזולוציה וטוהר הצבעים שלהם הפכו את ה-OLEDs לבחירה העיקרית עבור צגים. יתר על כן, לאפשרות להשיג פליטת שטח גדולה ב- OLEDs דקים במיוחד, גמישים, קלי משקל וקלים לכוונון צבע יש יישומים בתאורה. עם זאת, כמה בעיות טכנולוגיות הקשורות לתהליך הייצור בפולטים שטח גדול דחו את המשך היישום.
כאשר ה-OLED הראשון עובד במתחים המופעלים נמוך1, תוכננו פרדיגמות חדשות לתאורת מצב מוצק, אם כי עם יעילות קוונטית חיצונית נמוכה (EQE). ה- OLED EQE מתקבל על ידי היחס בין פוטונים הנפלטים (אור) לנשאים חשמליים מוזרקים (זרם חשמלי). אומדן תיאורטי פשוט עבור ה- EQE המרבי הצפוי שווה ל- ηהחוצה x ηint 2. ניתן להעריך את היעילות הפנימית (ηint) על ידי ηint = γ x x <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61071/61071eq01.jpg" style="margin: auto;"> ΦPL, כאשר γ מתאימה לגורם מאזן המטען, ΦPL היא התפוקה הקוונטית הפוטו-לומינסנציה (PLQY), והיא <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61071/61071eq01.jpg" style="margin: auto;"> היעילות של יצירת אקסיטון פולט (זוג חורי אלקטרונים). לבסוף, ηהחוצה היא יעילות ה-outcoupling2. אם לא לוקחים בחשבון את ה-outcoupling, תשומת הלב מתמקדת בשלושה נושאים: (1) עד כמה החומר יעיל ביצירת אקסיטונים שעושים רקומבינציה רדיאטיבית, (2) עד כמה השכבות הפולטות יעילות, ו-(3) עד כמה מבנה המכשיר יעיל בקידום מערכת חשמלית מאוזנת היטב3.
לפולט אורגני פלואורסצנטי טהור יש רק 25% יעילות קוונטית פנימית (IQE). על פי כללי הספין, המעבר הרדיאטיבי משלישייה לסינגלט (T→S) אסור4. לכן, 75% מהמובילים החשמליים הנרגשים אינם תורמים לפליטת פוטונים5. בעיה זו התגבשה לראשונה באמצעות מתכות מעבר ב-OLEDs 6,7,8,9,10 של זרחן פולט אורגני, כאשר על פי הדיווחים ה-IQE היה קרוב ל-100,12,13,14,15,16 . זאת בשל צימוד ספין-מסלול בין התרכובת האורגנית למתכת המעבר הכבדה. החיסרון בפולטים כאלה הוא העלות הגבוהה שלהם ויציבות ירודה. לאחרונה, דיווחים על סינתזה כימית של תרכובת אורגנית טהורה עם הפרדת אנרגיה נמוכה בין השלישייה הנרגשת למצבי סינגלט (∆EST) על ידי Adachi17,18 הולידו מסגרת חדשה. למרות שאינוחדש 19, ההעסקה המוצלחת של תהליך TADF ב- OLEDs אפשרה להשיג יעילות גבוהה ללא שימוש במתחמי מתכת מעבר.
בפולטים אורגניים נטולי מתכת כאלה, קיימת סבירות גבוהה שהנשאים הנרגשים במצב של שלישייה יתאכלסו למצב הסינגלט; לכן, IQE יכול להשיג מגבלה תיאורטית של 100%5,20,21,22. חומרי TADF אלה מספקים אקסיטונים שיכולים להתאושש באופן רדיאטיבי. עם זאת, פולטים אלה דורשים פיזור במארח מטריצה כדי למנוע מרווה פליטהשל 3,20,21,23,24 בקונספט מארח-אורח. בנוסף, יעילותו תלויה באופן שבו המארח (מטריצה אורגנית) מותאם לחומר האורח (TADF)25. כמו כן, יש צורך באידיאליזציה של מבנה המכשיר (כלומר, שכבות דקות, חומרים ועובי) כדי להשיג מכשיר מאוזן חשמלית (שיווי משקל בין חורים ואלקטרונים כדי למנוע אובדן)26. השגת מערכת מארח-אורח הטובה ביותר עבור מכשיר מאוזן חשמלית היא חיונית להגדלת ה- EQE. במערכות מבוססות TADF, זה לא פשוט, בשל השינויים בניידות המוביל החשמלי ב- EML שאינם מכוונים בקלות.
עם פולטי TADF, ערכי EQE הגדולים מ- 20% קלים להשגה26,27,28,29. עם זאת, מבנה המכשיר מורכב בדרך כלל משלוש עד חמש שכבות אורגניות (הובלה/חסימה של חורים ושכבות הובלה/חסימה של אלקטרונים, HTL/HBL ו-ETL/EBL, בהתאמה). בנוסף, הוא מיוצר באמצעות תהליך אידוי תרמי בעלות גבוהה, מורכב מבחינה טכנולוגית, וכמעט רק עבור יישומי תצוגה. בהתאם לרמות HOMO (האורביטל המולקולרי הכבוש הגבוה ביותר) ו- LUMO (האורביטל המולקולרי הפנוי הנמוך ביותר), הניידות החשמלית של הנשאים והעובי, כל שכבה יכולה להזריק, להעביר ולחסום נשאים חשמליים ולהבטיח רקומבינציה בשכבה הפולטת (EML).
הפחתת מורכבות המכשיר (למשל, מבנה פשוט של שתי שכבות) גורמת בדרך כלל לירידה ניכרת של EQE, לעיתים לפחות מ-5%. זה קורה בגלל ניידות האלקטרונים והחורים השונים ב- EML, והמכשיר הופך להיות לא מאוזן מבחינה חשמלית. לכן, במקום היעילות הגבוהה של יצירת אקסיטון, יעילות הפליטה ב- EML הופכת נמוכה. יתר על כן, גלגול מורגש מתרחש עם ירידה חזקה של EQE ככל שהבהירות עולה, בשל הריכוז הגבוה של אקסיטונים במתח מופעל גבוה ואורך חיים ארוך נרגש 24,30,31. התגברות על בעיות כאלה דורשת יכולת חזקה לתפעל תכונות חשמליות של השכבה הפולטת. עבור ארכיטקטורת OLED פשוטה המשתמשת בשיטות שהופקדו בפתרון, ניתן לכוונן את התכונות החשמליות של ה- EML על ידי פרמטרי הכנת הפתרון והתצהיר32.
שיטות תצהיר פתרונות עבור התקנים מבוססי אורגניות שימשו בעבר31. ייצור OLED, בהשוואה לתהליך האידוי התרמי, הוא בעל עניין רב בשל המבנה הפשוט שלהם, עלות נמוכה וייצור שטח גדול. עם הצלחה גבוהה במתחמי מתכת מעבר OLEDs, המטרה העיקרית היא להגדיל את שטח הפולט אך לשמור על מבנה המכשיר פשוט ככל האפשר33. שיטות כגון גליל לגליל (R2R)34,35,36, הדפסת הזרקת דיו37,38,39 ומות חריץ40 יושמו בהצלחה בייצור רב-שכבתי של OLEDs, שהיא גישה תעשייתית אפשרית.
למרות שיטות תצהיר פתרונות לשכבות אורגניות המשמשות כבחירה טובה לפישוט ארכיטקטורת התקנים, לא כל החומרים הרצויים ניתנים להפקדה בקלות. שני סוגים של חומרים משמשים: מולקולות קטנות ופולימרים. בשיטות תצהיר תמיסה, למולקולות קטנות יש כמה חסרונות, כגון אחידות סרט דק ירודה, התגבשות ויציבות. לפיכך, פולימרים משמשים בעיקר בשל היכולת ליצור סרטים דקים אחידים עם חספוס פני השטח נמוך על מצעים גדולים וגמישים. יתר על כן, החומרים צריכים להיות מסיסים טובה בממס המתאים (בעיקר אלה אורגניים כמו כלורופורם, chlorobenzene, dichlorobenzene, וכו '), מים, או נגזרות אלכוהול.
מלבד בעיית המסיסות, יש צורך להבטיח כי ממס המשמש בשכבה אחת לא צריך לשמש אחד עבור השכבה הקודמת. זה מאפשר מבנה רב שכבתי שהופקד על ידי תהליך רטוב; עם זאת, ישנן מגבלות41. מבנה ההתקן הטיפוסי ביותר משתמש בכמה שכבות שהופקדו בתמיסה (כלומר, זו הפולטת) ובשכבה אחת שהתאיידה תרמית (ETL). בנוסף, הומוגניות הסרט הדק והמורפולוגיה תלויים מאוד בשיטות ובפרמטרים של התצהיר. הובלת מטען חשמלי דרך שכבות אלה נשלטת לחלוטין על ידי מורפולוגיה כזו. אף על פי כן, יש לקבוע פשרה בין המכשיר הסופי הרצוי לבין תאימות של תהליך הייצור. התאמת פרמטרי התצהיר היא מפתח להצלחה, למרות היותה עבודה גוזלת זמן. לדוגמה, ציפוי הספין אינו טכניקה פשוטה. למרות שזה נראה פשוט, ישנם מספר היבטים של היווצרות סרט דק מפתרון על גבי מצע מסתובב הדורשים תשומת לב.
מלבד אופטימיזציה של עובי הסרט, מניפולציה של מהירות ספינינג וזמן (עובי הוא דעיכה מעריכית של שני הפרמטרים), יש להתאים גם את פעולות הנסיין כדי להשיג תוצאות טובות. פרמטרים נכונים תלויים גם בצמיגות הפתרון, באזור התצהיר ובזווית הרטיבות/מגע של התמיסה על המצע. אין קבוצות ייחודיות של פרמטרים. רק הנחות יסוד עם התאמות ספציפיות לתמיסה/מצע מניבות את התוצאות הרצויות. יתר על כן, התכונות החשמליות התלויות בקונפורמציה המולקולרית של השכבה ובמורפולוגיה יכולות להיות מותאמות לתוצאות הרצויות, בהתאם לפרוטוקול המתואר כאן. לאחר השלמתו, התהליך הוא פשוט ואפשרי.
עם זאת, הפחתת מורכבות מבנה המכשיר מובילה לירידה מקסימלית ב- EQE; אמנם, פשרה יכולה להיות מושגת במונחים של יעילות לעומת בהירות. מכיוון שפשרה כזו מאפשרת יישומים מעשיים, עודף של תהליך פשוט, תואם שטח גדול, ועלות נמוכה יכול להפוך למציאות. מאמר זה מתאר דרישות אלה וכיצד לפתח מתכון לטיפול בבעיות הנדרשות.
הפרוטוקול מתמקד בפולט TADF ירוק 2PXZ-OXD [2,5-bis(4-(10H-phenoxazin-10-yl)פניל)-1,3,4-oxadiazole]42 כאורח במטריצה מארחת המורכבת מ-PVK [פולי(N-vinylcarbazole)] ו-OXD-7 [1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene], אשר מתאים ל-EML. נעשה שימוש בשכבת הובלת אלקטרונים (ETL) של TmPyPb [1,3,5-Tri(m-pyridin-3-ylphenyl)benzene]. הן פונקציות העבודה של האנודה והן של הקתודה ממוטבות. האנודה מורכבת מ-ITO (תחמוצת בדיל אינדיום) עם פולימר מוליך גבוה PEDOT:PSS [פולי(3,4-אתילנדיוקסיתיופן)-פולי(סטירנסולפונט)], והקתודה מורכבת משכבה כפולה של אלומיניום ו-LiF (ליתיום פלואוריד).
לבסוף, גם ה-PEDOT:PSS וגם ה-EML (PVK: OXD-7: 2PXZ-OXD) מופקדים על ידי ציפוי ספין, בעוד ש-TmPyPb, LiF ו-Al מתאדים תרמית. בהתחשב באופי דמוי המתכת המוליך של PEDOT:PSS, המכשיר הוא טיפוסי "שתי שכבות אורגניות" במבנה הפשוט ביותר האפשרי. ב- EML, אורח TADF (10% wt.) מפוזר במארח (90% wt.) המורכב מ- PVK0.6+OXD-70.4.

<table><tbody><tr><td>2PXZ-OXD (2,5-bis(4-(10H-phenoxazin-10-yl)phenyl)-1,3,4-oxadiazole)</td><td>Lumtec ltd</td><td>1447998-13-1</td><td></td></tr><tr><td>אלומיניום (99.999%)</td><td>Alfa Aesar</td><td>7429-90-5</td><td></td></tr><tr><td>אצטון (99.9%)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>67-64-1</td><td></td></tr><tr><td>Hellmanex</td><td>Ossila</td><td>7778-53-2</td><td></td></tr><tr><td>איזופרופיל אלכוהול</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>67-63-0</td><td></td></tr><tr><td>מצעים בדוגמת ITO</td><td>Ossila</td><td>65997-17-3</td><td></td></tr><tr><td>ליתיום פלואוריד (99.99%)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>7789-24-4</td><td></td></tr><tr><td>OXD-7 (1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene)</td><td>Ossila</td><td>138372-67-5</td><td></td></tr><tr><td>PEDOT: PSS (פולי(3,4-ethylenedioxythiophene) פוליסטירן סולפונט)</td><td>Ossila</td><td>155090-83-8</td><td></td></tr><tr><td>PVK ( פוליווינליקרבזול) (ממוצע Mn 25,000-50,000)</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>25067-59-8</td><td></td></tr><tr><td>TmPyPb (1,3,5-Tri(m-pyridin-3-ylphenyl)benzene)</td><td>Ossila</td><td>138372-67-5</td><td></td></tr></tbody></table>

פיתוח של oleds יעילים מתצהיר פתרונות

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

השימוש בפולטים אורגניים יעילים ביותר המבוססים על תפיסת הפלואורסצנציה המושהית המופעלת תרמית (TADF) מעניין בשל היעילות הקוונטית הפנימית שלהם ב-100%. מוצגת כאן שיטת תצהיר פתרון לייצור דיודות פולטות אור אורגניות יעילות (OLEDs) המבוססות על פולט TADF במבנה התקן פשוט. ניתן להשתמש בתהליך מהיר, זול ויעיל זה עבור כל שכבות פליטת OLED התואמות את הרעיון של מארח-אורח. השלבים הבסיסיים מתוארים יחד עם מידע הכרחי עבור רבייה נוספת. המטרה היא ליצור פרוטוקול כללי שניתן להתאים בקלות לפולטים אורגניים עיקריים הנמצאים כעת במחקר ופיתוח.

איור 5 מציג את התוצאות העיקריות עבור המכשיר המפוברק. מתח ההפעלה היה נמוך ביותר (~ 3 V), וזו תוצאה מעניינת עבור מכשיר שתי שכבות אורגניות. הבהירות המרבית הייתה כ-8,000 cd/m2 ללא שימוש בכדור משולב. הערכים המרביים עבור ηc, ηp ו- EQE היו בסביבות 16 cd/A, 10 lm/W ו- 8%, בהתאמה. למרות שהתוצאות אינן הנתונים הטובים ביותר של היתרונות עבור פולט TADF זה, הם היו הטובים ביותר שנמצאו במבנה מכשיר כה פשוט באמצעות פולט זה באמצעות שיטת תהליך הפתרון.
...

מוצג כאן פרוטוקול לייצור דיודות פולטות אור אורגניות יעילות, פשוטות, בעלות שוקעות פתרון, עם גלגול נמוך.

פיתוח של OLEDs יעילים מתצהיר פתרונות

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% ...

התמקדות בצורה יעילה, התחום החשוב החדש באלקטרוניקה להדפסה, במיוחד עבור מערכת ההפעלה, פתיחת אפשרויות עבור באמת התהליך מותאם לרעיון מכונת הבורג. הפשטות של סיכה OS בטרייד אוף טוב בין ארכיטקטורת מכשיר פשוטה ליעילות שימושית שהיא, ועכשיו, בעיה טכנולוגית ענקית. ניתן למקד את הנושאים העיקריים מלבד הבחירה הנכונה של מדדי אחיזת המארח, הרכב, ריכוז, ממס וכן הלאה, לשלושה היבטים, קידוד ספין של המיקום, הכנת הממס והאיזון החשמלי של המטען החשמלי.שימון, באמצעות תהליך מתמיד של פתרון, נראה פשוט, מכיוון שהוא עשיר בסיבי הכשרון של המכשיר. כמה היבטים קריטיים במהלך הייצור צריך להיות 35. התחל בהכנת מטריצת המארח.הוסיפו 15 מיליגרם של OXD7 לבקבוקון קטן. לאחר מכן מוסיפים חמישה מיליגרם של PVK. לאחר מכן להוסיף 10 מיליגרם 2PXZOXDTADF פולט לבקבוקון קטן אחר.הוסף שני מיליליטר של כלורובנזן לבקבוקון עם מטריצת המארח ומיליליטר אחד לבקבוקון עם חומר TADF. הריכוז הסופי של chlorobenzene בשני הבקבוקונים צריך להיות 10 מיליגרם למיליליטר. מערבבים את התמיסות עם מוטות ערבוב מגנטיים קטנים ונקיים במשך שלוש שעות לפחות עד לפירוק מלא של החומרים.ודא שהבקבוקונים מכוסים בבטחה בפקקים המתאימים ואטומים היטב עם סרט אורגני בטוח לכימיקלים כדי למנוע אידוי של ממיסים. נקה ברצף תחמוצת בדיל הודית או מצעי ITO באמבטיה אולטראסונית המכילה תמיסת 1% hellmanex במים בטמפרטורה של 95 מעלות צלזיוס, לאחר מכן אצטון בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן כדי פרופנול בטמפרטורת החדר למשך 15 דקות בכל אמבטיה. טפלו במצעים עם פינצטה שנוגעת בהם רק בפינה.נסו את המצע עם שטף החנקן כדי להסיר שאריות ממס ניקוי. לאחר מכן חשוף את המצעים לטיפול באוזון UV למשך חמש דקות כאשר סרט ה- ITO פונה כלפי מעלה. לסנן את PEDOT:PSS עם מסנן פלואוריד פוליווינילידן 0.45 מיקרומטר ולמלא מיקרו פיפטה עם 100 מיקרוליטר של התמיסה.הנח בזהירות את המצע על משאית מקודד הספין והפעל את מערכת הוואקום כדי לתקן אותו. סובבו את ה-ITO עם הפנים כלפי מעלה ומרכזו את אזור המצע ככל האפשר. הגדר את הפרמטרים עבור ציפוי ספין ל -3, 000 סל"ד למשך 30 שניות.הגדר שלב ראשוני של שתיים עד שלוש שניות בסיבוב נמוך. שמירה על מיקרו פיפטה בניצב למצע, שחרר את PEDOT:PSS באמצע המצע והתחל את מקודד הספין. לאחר השלמת קידוד הספין, כבו את הוואקום והסירו את המצע בעזרת פינצטה.השתמשו במקלון הכותנה הקטן הספוג במים כדי להסיר את עודפי הסרט שהושקעו סביב אזורי הקתודה והפינות של המצע כדי לשמור על האזור המפוקסל המרכזי ללא מגע. לדגור את המצע בתנור או על צלחת חמה ב 120 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות כדי להסיר את ממס PEDOT:PSS, ולאחר מכן להעביר אותו לתא כפפות ולהשאיר אותו להתקרר בטמפרטורת החדר. כדי להכין את הפתרון לשכבה immersive, לשלב 1.8 מיליליטר של הפתרון המארח ו 0.2 מיליליטר של תמיסת TADF בבקבוקון נקי.סנן את התמיסה עם מסנן PTFE בגודל 0.1 מיקרומטר, ולאחר מכן השאר אותה לערבב במשך 15 דקות בטמפרטורת החדר. בצע את ההליך שתואר קודם לכן כדי להפקיד את הפתרון השני עם מקודד ספין מסתובב ב 2, 000 סל"ד במשך 60 שניות. השתמש בצמר גפן ספוג בכלורובנזן כדי להסיר כל עודף של הסרט השני.השאירו את המצע על צלחת חמה בתוך תא הכפפות ב 70 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות כדי להסיר לחלוטין את עודף chlorobenzene. לאחר מכן השאירו אותו להתקרר בטמפרטורת החדר. הכנס את המצע למחזיק הדגימה עם מסיכת האידוי הרצויה וודא שהיריעות פונות כלפי מטה.כלול את כור ההיתוך הדרושים ומלא אותם בחומרים המתאימים. הניחו את מחזיק המצע עם הדגימות במחזיק דגימת המאייד. יש לסגור את התא ולשאוב אותו תוך הקפדה על הוראות היצרן עבור מערכת המאייד הספציפית.מאדים סרט 40 ננומטר של TNPYPB, לאחר מכן סרט שני ננומטר של ליתיום פלואוריד ולבסוף, סרט אלומיניום של 100 ננומטר. המאפיינים של נוריות LED מפוברקות מוצגים כאן. מתח ההפעלה היה נמוך ביותר, סביב 3 וולט, תוצאה מעניינת עבור התקן שכבה דו-אורגנית.הבהירות המקסימלית הייתה סביב 8, 000 קנדלות למ"ר ללא שימוש בכדור משולב. הערכים המרביים ליעילות נוכחית, יעילות הספק ונצילות קוונטית חיצונית היו סביב 16 קנדלות לאמפר, 10 לומן לוואט ו-8% בהתאמה. יש לקבוע את הפשרה הטובה בין פשטות מבנה המכשיר ליעילות האמינות את המידע הטוב ביותר האפשרי ללא פגמים בכל חשוב במיוחד, ניתן להרחיב את מושג המתכות לפרמטרים מסוג אחר, למשל, חומרים אורגניים ואנאורגניים.למרות שאנחנו ספציפיים מסוימים, הרעיון המרכזי הוא

development-of-efficient-oleds-from-solution-deposition

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מתארים את השיטה הניסיונית להפקיד סרטים דקים תחמוצת nanostructured ידי תצהיר ליזר פעם שבריר שני (PLD) בנוכחות גז רקע. באמצעות שיטה זו אל מסומם ZnO סרטים (אזו), מקומפקטית לצורה היררכית כמו יערות ננו עץ, יכול להיות מופקד.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

פח גופרתי (SnS) הוא חומר מועמד לתאים סולאריים שאינם רעילים בשפע בכדור הארץ. כאן, אנו מדגימים את הליך הייצור של התאים הסולאריים SnS המשתמשים בתצהיר שכבה אטומית, המניב יעילות המרת הספק מאושרת של 4.36%, ואידוי תרמי המניב 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

כאן אנו מציגים פרוטוקול סינתזה Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O heterojunctions ב-באוויר הפתוח בטמפרטורה נמוכה באמצעות בתצהיר שכבה אטומית מרחבית בלחץ אטמוספרי (AP-SALD) של Zn 1-x Mg x O על תחמוצת cuprous. כזה תחמוצות מתכת באיכות גבוהה קונפורמי ניתן לגדל על מגוון מצעים כולל פלסטיק בשיטה זולה וניתן להרחבה זו.

איכות heterojunction משופר ב Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O מבוסס תאים סולריים באמצעות אופטימיזציה של לחץ האטמוספרה אטומי שכבת מרחבים שהופקדה<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

מאמר זה חוקר את ההתאמה של הדפסת הזרקת דיו לייצור תאים סולאריים רגישים לצבע. דיו ננו-חלקיקים TiO2 נטול קלסר נוסח והודפס על מצע זכוכית FTO. השכבה המודפסת יוצרה לתא עם שטח פעיל של 0.25 ס"מ 2 ויעילות של 3.5%.

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

המחברים מציגים שיטה לייצור תאים אלקטרוכימיים פולטי אור לבן יציבים תוך שימוש בפליטה מאקסיפלקסים שנוצרו בין פולימר פלואורן פולט כחול לאמינים ארומטיים.

המצאה של אור לבן פולטות תאים אלקטרוכימיים עם פליטה יציבה מ Exciplexes

אנו מציגים פרוטוקול עבור הייצור של דיודה פולטת אור אורגן נרות כחולים-מפגע חינם (OLED) עבור הגנה וחקר עיני הפרשת המלטונין.

מפגע-כחול-חינם OLED נרות

הסולם סינתזה של פולטי יעילים ביותר פלורסצנטיות מושהית תרמית מופעל מתואר במאמר שהוצגו.

הסולם סינתזה של פולטי מופעל תרמית פלורסצנטיות מושהית מבוסס על ליבת Dibenzothiophene-S, S-דו-חמצני

פרוטוקול לייצור פשוט מובנית אורגני דיודות פולטות אור (OLEDs) מוצג.

ייצור ואפיון של ואקום שהופקדו דיודות פולטות אור אורגני

פרוטוקול זה הציג בדיית ביצועים גבוהים, טהור כחול מבוססת על ZnCdS/ZnS קוונטית נקודות דיודות פולטות אור על ידי העסקת קטודית אלומיניום של autoxidized.

הזרקה משופרת אלקטרון וכליאתם אקסיטון עבור טהור קוונטית-נקודה כחולה דיודות פולטות אור על ידי החדרת חלקית תחמוצת אלומיניום קטודה

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.

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

מתואר פרוטוקול בסיסי לייצור טרנזיסטורים אלקטרוכימיים אורגניים (OECTs) מלנין/PEDOT:PSS בעלי מוליכות גבוהה באמצעות ציפוי ריסוס. השיטה מאפשרת בקרה מדויקת על שקיעת הסרט, העובי והמורפולוגיה, ומספקת התקנים הניתנים לשחזור עבור יישומים ביו-אלקטרוניים ברי-קיימא וניתנים להרחבה.

מלנין/PEDOT מצופה בריסוס: סרטי PSS לטרנזיסטורים אלקטרוכימיים אורגניים ברי קיימא

למד פרוטוקול לייצור דיודות OLED יעילות מרסס פתרונות עם ירידה נמוכה בתפוקה. השיטה ממטבת אלקטרוניקה מודפסת ומציגה יתרונות בין פשטות הארכיטקטורה ליעילות המכשיר.

פיתוח של OLEDs יעילים מתצהיר פתרונות

גלה סרטונים נוספים