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方法論記事

有機光電子デバイスの 3 D プリントされたチャンバー分解試験

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DOI:

10.3791/56925

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2018年8月10日

 ,  ,  , 
1Department of Engineering Physics, McMaster University, 2Department of Physics, Engineering Physics and Astronomy, Queen's University

この記事について

サマリー

ここでは、設計、製造、および区域の使用、シンプルで汎用性の高い 3 D プリントと制御大気空気に敏感な有機光電子デバイスの光学・電気特性のためのプロトコルを提案する.

要約

本稿では、我々 の概要の小型、ポータブル、使いやすい大気チャンバーの製造有機と 3 D 印刷を用いたペロブスカイト型光電子デバイス。これらの種類のデバイスが水分や酸素に敏感なこのような商工会議所は電子状態と安定性の特性を特徴付けることの研究者を助けることができます。商工会議所は、一時的な再利用可能な安定した環境と制御対象プロパティ (湿度、ガス導入、温度など) で使用するものです。それは、空気に敏感な材料を保護するためにまたは汚染物質に分解研究を制御された方法でそれらを公開する使用ことができます。チャンバーの特性を特徴付ける、水蒸気透過率 (簡便な) 相対湿度標準湿度センサーによって測定されるを使用してを決定するための簡単な手順の概要を説明します。この標準操作手順、ポリ乳酸 (PLA) の 50% の面材密度を使用してデバイスのプロパティの重要な損失なし週間使用できるチャンバーで起因します。商工会議所の使いやすさと汎用性小型制御雰囲気を必要とする任意の抽出条件に適応することができます。

概要

有機、ペロフスカイトの光・電子デバイス、太陽電池、発光ダイオード π 共役半導体有機分子および有機態金属ハロゲン化物に基づいては、急速に成長分野の研究です。有機発光ダイオード (Oled) 照明の主要な技術要素になっているし、1が表示されます、有機薄膜太陽電池は、アモルファスシリコン2と競争させる効率を達成するために始めています。ペロブスカイト型用光吸収と発光のアプリケーション3,の4、5の最近の急速な進歩は、低コストで簡単に処理されたデバイスが普及をすぐに見つけることが示唆しています。展開。ただし、すべてのこれらの技術は大気汚染物質、特に水分と酸素は、その効果的な有効期間6,7,8,9を制限する感度から苦しみます。

研究者はこのようなシステムを勉強して、そのような敏感な材料を保護する、または制御する方法10....

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プロトコル

1. 3 D 印刷室部品

注: プリンターの準備、「スライサー」ソフトウェアの設定、印刷パラメーター材料表で指定したプリンターに固有だった。それぞれ準備の手順および最適なパラメーターの独自のセットを持つ 3 D プリンターの広い配列があります。印刷用使用ポリマー フィラメントの可能な色の広い配列もあります。それは各部分に同じプラスチックを使用する必要はありません。

  1. 目的室構成に基づいて対応する .stl ファイルを選択します。
    注: これらの構成の詳細については図 1、1 つの完全な室形状の分解ビューと一緒に。
  2. .Stl ファイルをプリンターになります .gcode ファイルに変換するスライスのソフトウェアを設定します。
    1. 材料の表に記載されているスライスのソフトウェアをダウンロードします。
    2. 他に移動して使用のプリンターを選択し、使用でプリンターを見つけます。
    3. 設定に移動 >プリンター >プリンターの管理>マシンの設定図 2

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結果

電流電圧測定:

この部屋は、有機、ペロフスカイト型の太陽電池や発光ダイオードなどの空気に敏感な半導体デバイスのテストのために設計されています。それは再利用可能な一時的なカプセル化または制御分解試験を実行する汚染物質を導入する方法として動作できます。ここに示す電流密度-電圧 (JV) 曲線のダイオードの基本特性を抽出する (すなわち、ない照明) 闇と光照射条件下で SMU に接続されている ZIF テストボードを測定しました。商工会議所から接続すると接触ピン ZIF 基板、各ピクセルで個別に対処できます。以下の例のデータを標準的な下部室 50% 密度 PLA プラスチックから印刷、ガス ポートなし使用された 6 ピクセル構成を使用して有機太陽電池をテストします。これらの有機デバイスで「ピクセル」は、測定のセットアップを使用して測定することができます個々 のダイオードを指します。(補足情報.......

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ディスカッション

重要なステップがこの実験を再現するのには、亀裂、隙間、簡便な KF50 にクランプを締めて湿気と酸素の任意の侵入を防ぐためにチャンバーのシールを減らすことができます貧しい塗りつぶしで特性を防ぐように室の印刷もれ・ サンプルと適切な o リングの配置を使用してトップのチャンバーのシールの作成を防ぐために接触ピンまたは任意のフィードスルーに真空評価低圧エポキシ樹脂を使用して、上部と下部のチャンバー間完全密閉を実現し、十分なサンプルを割れせず任意の漏れを防ぐために止め輪の締め付けネジを圧迫します。O リングは、バリや微粒子、なし、溝に完全に合うべきであるし、十分なシール10断面の 15-25% の間に圧縮する必要があります。また、接触ピンを両方良好な電気的接触を確保し、低圧エポキシ樹脂を通じて酸素や水分の侵入のパスを防止するチャンバー本体にアタッチするときは注意が必要です。エポキシ真空用シーリング材として評価は適切なシールを提供します。IV 測定中にシリーズ抵抗損失を最小限に抑えるため測定基板接触ピンに接続することが重要です。商工会議所をその商工会議所によって吸収される水分は材料から脱出する時間.......

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開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

著者は、ピーター Jonosson、ライオンズの新しいメディア センター部屋の 3 D プリントを認めます。この研究は、436100-2013 RGPIN、ER15-11-123、マクマスター ディーンのエンジニア リング学部夏研究優秀賞受賞、学部生の研究の機会プログラムによって支えられました。

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
オリオンデルタデスクトップ3DプリンターRTPSeeMeCNC87999レポートで知られている: 3D
プリンター1.75mm PLAフィラメントSeeMeCNC50241レポートで知られている: PLA
Somos®WaterShed XC 11122チャンバーSomos、トロントのCustom Prototypesで印刷されました。https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html
レポートで知られている:耐水性ポリマー
CURACURAhttps://ultimaker.com/en/products/cura-software
レポートで次のように知られています: スライスソフトウェア
600°Cのはんだごて;FチップウェラーWTCPT
Xtralien X100 ソース測定ユニットOssilaE561レポートで知られています:
SMU ZIF Test Board for Pixelated Anode SubstratesOssilaE221レポートで次のように知られています: Zero insetion force/ZIF Test Board;
BNCケーブル
汎用USB A - B
汎用USB A - Micro
#12 Oリングソースunkown
レポートで知られている:Oリング
116ブチルOリンググローバルラバー製品116 VI70店舗で購入
レポートで知られている:Oリング
リテーニングリングMcMasterNA3Dプリント自社
ボトムチャンバーMcMasterNA3Dプリント自社
トップチャンバーマクマスターNA3Dプリント型
KF50 キャストクランプ(アルミ)Kurt J. LeskerQF50-200-C
KF50 センタリングリング(アルミ)Kurt J. LeskerQF50-200-BRB
Sn60/Pb40 はんだMG ケミカル4895-2270
#4-40 x 3/16" 小ネジハードウェア ストア
#4-40 熱可塑性ファスナル11125984用ファスナル ファスナルは、会社/大学
レポートで次のように知られている: #4-40 真鍮テーパーねじインサート
Varian Torr Seal、真空装置、高真空エポキシ、真空製品、カナダ、Inc.レポートで次のように知られています:低圧エポキシ
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUSMouser Electornics818-S-100-D-3.5-Gレポートで次のように知られています: ポゴピン
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes レセプタクルはんだカップMouser Electornics818-R-100-SCstrong>レポートで次のように知られています: はんだカップ
1/4 "テフロンチューブハードウェアストア
テフロンテープハードウェアストア
1/4 "チューブx 1/8 "オスNPTニッケルメッキ真鍮プッシュツーコネクトコネクタファスナー442064この研究で使用されたものと同じではありませんが、機能的に同等です
レポートで次のように知られています:プッシュツーコネクト空気圧コネクタ
1/8 "NPTタップとTレンチ金物店
1/4" チューブ プッシュ ツー コネクト 手動操作バルブ流体ライン7910-56-00レポートで知られています: 手動操作プッシュ ツー コネクト バルブ
Adafruit DHT22 湿度センサー (小)Digi-Key385レポートで知られています: 内部湿度センサー
Adafruit DHT22 湿度センサー (大)Digi-Keyレポートで次のように知られています:外部湿度センサ
Arduino UnoArduino
グローブボックス環境
10kΩ抵抗
オシラ Xtralien Scientific Python IDEオシラhttps://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python
レポートで「 Python IDE として知られています
は製 製社内 ズ シングルベーン インサート <

参考文献

  1. Tremblay, J. -F. The rise of OLED displays. Chemical & Engineering News. 94 (28), 30-34 (2016).
  2. Kang, H., et al. Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells: Five Core Technologies for Their Commercialization. Advanced Materials. 28 (36), 7821-7861 (2016).
  3. Jacoby, M.

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