Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: 学ぶ 有機光電子デバイスの3Dプリント環境チャンバーの設計と製造プロトコル。大気に敏感なデバイスの光学的・電気的特性評価に適し、迅速な設計変更が可能で、有機エレクトロニクス研究のデバイス劣化メカニズム理解に貢献します。

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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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著者が明らかに何もありません。

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...

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10,11中の汚染物質にそれらを公開する適応、簡単に使用できる、ポータブル、および再利用可能な室を持ってことができます。空気に敏感なデバイスの評価に、グローブ ボックスを使用することは、これらの大規模な高価なと場所が固定で、不活性環境が要求されるかもしれない特性の広い範囲と互換性のあるできないがあります。ポータブルの代替、リースらを提供するために10は、有機デバイスの電気光学特性に適した標準的な真空フランジの小形金属チャンバーがあると提案。我々 はそれにより安くより汎用性を使用して商工会議所のコンポーネントを生成する 3 D 印刷このデザインを適応しています。3 D 印刷ではなく、加工、使用する基本設計の有用性を維持しながらサンプルや環境の変化に迅速に低コスト調整のため。この貢献は、そのような部屋を作るための手順の概要を有機半導体デバイスの電流-電圧特性を抽出するための。
有機の良いカプセル化ペロブスカイト型デバイス必要があります 10-3 - 10-6 g/m2の WVTRs と日長期デバイス安定性12,13、有機デバイスに小さな水の浸入を確実に非常にでも過酷な条件。この部屋は、目的ではなく、長期的なストレージまたはカプセル化メソッドをテストするための制御された環境に設計されて、効果的な商工会議所の要件が厳格ありません。商工会議所は、評価実験を行うための合理的な期間内でデバイスのプロパティを維持できる必要があります。PLA による標準オペレーティング手順の結果数日間あるいは使用ことができる商工会議所法人気流、デバイス プロパティの重要な損失なしで数週間。
材料の変更または形状とチャンバー本体のサイズも大幅にチャンバーへの空気からの汚染物質の浸透を影響ことができます。したがって、水分、酸素の侵入は、商工会議所の有効性を判断する各設計を注意深く監視する必要があります。我々 は、さらにチャンバーの作製アウトラインする市販の湿度センサーを使用して実験室の使用のための時間枠を確立する室の簡便なを決定するための簡単な手順。
このようなシンプルで汎用性の高いチャンバーは実行する実験の複数の種類のことができます。彼らは、グローブ ボックス、電気フィードスルー ポートとウィンドウを介して電気的および光学的評価に適した外不活性雰囲気環境として動作できます。その移植性ラウンドロビン テスト信頼性14のために有用である、彼らは製造された、実験室の外の標準電気特性評価装置で使用されるまたはデバイスの認定測定を取得することができます。パフォーマンス15。これらの部屋はまた制御劣化テスト、簡単な修正で汚染物質の導入の効果を研究するため特に便利です。3 D プリンターの使用するデバイスのレイアウト、サイズを変更する、または要件をテストする重要な迅速な適応性。

<table><tbody><tr><td>オリオンデルタデスクトップ3DプリンターRTP</td><td>SeeMeCNC</td><td>87999</td><td>レポートで知られている: 3D</td></tr><tr><td>プリンター1.75mm PLAフィラメント</td><td>SeeMeCNC</td><td>50241</td><td>レポートで知られている: PLA</td></tr><tr><td>Somos&reg;WaterShed XC 11122</td><td>チャンバーSomos</td>は<td>、トロントのCustom Prototypesで印刷されました。</td><td>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</td></tr><tr><td>CURA</td><td>CURA</td><td></td><td>https://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</td></tr><tr><td>600°Cのはんだごて;Fチップ</td><td>ウェラー</td><td>WTCPT</td><td></td></tr><tr><td>Xtralien X100 ソース測定ユニット</td><td>Ossila</td><td>E561</td><td>レポートで知られています:</td></tr><tr><td>SMU ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates</td><td>Ossila</td><td>E221</td><td>レポートで次のように知られています: Zero insetion force/ZIF Test Board;</td></tr><tr><td>BNCケーブル</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>汎用USB A - B</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>汎用USB A - Micro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>#12 Oリング</td><td></td><td></td><td>ソースunkown レポートで知られている:Oリング</td></tr><tr><td>116ブチルOリング</td><td>グローバルラバー製品</td><td>116 VI70</td><td>店舗で購入 レポートで知られている:Oリング</td></tr><tr><td>リテーニングリング</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>3Dプリント自社</td></tr>製 <tr><td>ボトムチャンバー</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>3Dプリント自社</td></tr>製<tr><td>トップチャンバー</td><td>マクマスターNA</td><td></td><td>3Dプリント型</td></tr>社内 <tr><td>KF50 キャストクランプ(アルミ)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-C</td><td></td></tr><tr><td>KF50 センタリングリング(アルミ)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-BRB</td><td></td></tr><tr><td>Sn60/Pb40 はんだ</td><td>MG ケミカル</td>ズ <td>4895-2270</td><td></td></tr><tr><td>#4-40 x 3/16" 小ネジ</td><td></td><td></td><td>ハードウェア ストア</td></tr><tr><td>#4-40 熱可塑性</td><td>ファスナル</td><td>11125984用</td>シングルベーン インサート <td>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</td></tr><tr><td>Varian Torr Seal、真空装置、高真空エポキシ</td><td>、真空製品、カナダ、Inc.</td><td></td><td>レポートで次のように知られています:低圧エポキシ</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUS</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-S-100-D-3.5-G</td><td>レポートで次のように知られています: ポゴピン</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Contact Probes レセプタクルはんだカップ</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-R-100-SC</td><<td>strong>レポートで次のように知られています: はんだカップ</td></tr><tr><td>1/4 "テフロンチューブハードウェア</td><td></td><td></td><td>ストア</td></tr><tr><td>テフロンテープ</td><td></td><td></td><td>ハードウェアストア</td></tr><tr><td>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</td><td>ファスナー</td><td>442064</td><td>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</td></tr><tr><td>1/8 "NPTタップとTレンチ</td><td></td><td></td><td>金物店</td></tr><tr><td>1/4" チューブ プッシュ ツー コネクト 手動操作バルブ</td><td>流体ライン</td><td>7910-56-00</td><td>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</td></tr><tr><td>Adafruit DHT22 湿度センサー (小)</td> <td>Digi-Key</td><td>385</td><td>レポートで知られています: 内部湿度センサー</td></tr><tr><td>Adafruit DHT22 湿度センサー (大)</td><td>Digi-Key</td><td></td><td>レポートで次のように知られています:外部湿度センサ</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td></td><td></td></tr><tr><td>グローブボックス環境</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>10kΩ抵抗</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>オシラ Xtralien Scientific Python IDE</td><td>オシラ</td><td></td><td>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</td></tr></tbody></table>

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

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

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。

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...

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.

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

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

ポータブルで汎用性の高い3Dプリント環境チャンバーは、有機エレクトロニクスの分野における重要な疑問、特にさまざまな条件下でのデバイスの劣化に関する質問に答えるのに役立ちます。3Dプリントチャンバーを使用する主な利点は、基本設計の有用性を維持しながら、サンプルや環境要件の変更に合わせて、コスト効果の高い迅速な調整を行うことができることです。3Dプリンティングを使用した低コストで迅速な生産により、研究者は目的に合わせて設計を迅速に変更できます。これには、さまざまなデバイスサイズ、追加のポート、追加のセンサーが含まれます。チャンバーの特徴は、その製造方法です。これは、6 ピクセルの IV テスト チャンバーという 1 つの設計の例です。これは、上部チャンバー、リテーニングリング、および下部チャンバーの3Dプリントコンポーネントを使用して作られています。これにより、デバイスを使用したチャンバーの組み立ての概要が提供されます。Oリングとガスケットは3Dプリントされていません。ここでは、上部のチャンバーに焦点を当てます。上部チャンバーの内面を上に向けてください。4つのパイロット穴の1つを見つけて、タッピング穴を開けます。すべての穴をタップしたら、真ちゅう製の先細りのねじ込みインサートをそのうちの1つに置き、直径を小さくします。はんだごての加熱された先端をねじ山付きインサートに押し込み、公称圧力を加えながらインサートをまっすぐ下に動かします。インサートの上面が上面チャンバーの内面から約1mm上になったら停止します。プラスチックがまだ熱いうちに、ストレートエッジの端を使用してインサートを軽く押し、チャンバー面と同じ高さになるようにします。プラスチックを1分間冷ましてから、2番目のインサートを追加します。その後、リテーニングリングをインサートの上に置き、穴が揃うようにします。同じ手順に従って、残りの穴にインサートを取り付けます。インサートを所定の位置に取り付けた状態で、Oリングをチャンバー面の円形の溝に入れ、押し込みます。次に、有機デバイスを入手します。この場合は、6 ピクセルのダイオードです。テストのために、有機デバイスをOリングの上に置きます。次に、保持リングの穴を上部チャンバーの金属インサートに合わせます。ネジを使用して2つを固定し、デバイスをOリングに押し付けます。これは、デバイスとリテーニングリングが所定の位置に設置されたトップチャンバーの例です。Oリングは、溝の内側に完全に収まり、ベルサ微粒子がなく、適切なシールのために断面積の15〜25%で圧縮する必要があります。サンプルを割らないでくださいampネジを締めるとき。完了したら、組み立てたトップチャンバーをグローブボックスに少なくとも24時間放置します。上部チャンバーアセンブリをグローブボックスに入れた状態で、下部チャンバーで作業に移動します。下部のチャンバーには、電流電圧測定に必要な接点ピン用の穴があります。各接点ピンをポゴピンとはんだカップで作ります。ポゴピンの狭い方の端の6〜7ミリメートルをはんだカップに挿入します。補助的な手を使って、コンタクトピンの部品を水平に支えます。加熱したはんだごての先端をポゴピンとカップの接続領域に接触させます。はんだを接続領域に押し込み、はんだが溶けるまで領域を加熱し続けます。完了したら、はんだの薄く滑らかな層が2つのパーツの間の領域を完全に覆うはずです。はんだはピンの外側に配置する必要があります、なぜなら内側をはんだ付けするとピンが使用できなくなるからです。チャンバーに取り付ける前と後で、ピンとカップ全体の電気接続を常に確認してください。完成したコンタクトピンを底面のチャンバーの外面にある穴の1つにスライドさせます。はんだカップが外面から約2.2cm伸びたら停止します。真空用途に適したエポキシを使用し、コンタクトピンや穴の周囲に塗布することで空気の浸入を防ぎます。穴の内側と外側の両方にエポキシを塗布します。理想的には、エポキシを摂氏25度で24時間硬化させてから、各コンタクトピンの手順を繰り返します。各ピンについて、セットされた樹脂が白であることを確認してください。押すとしっかりしているはずです。測定ボードに接続するために必要な接点ピンにリード線を追加します。この時点で、組み立てた下部チャンバーを上部チャンバーと一緒にグローブボックスに入れ、少なくとも24時間放置します。24時間後、グローブボックスに戻して最終組み立てを行います。グローブボックス内で作業し、KF50センタリングガスケットを底部チャンバーに貼り付けます。次に、2つのチャンバーのノッチを位置合わせします。次に、上部のチャンバーを下部のチャンバーに置きます。部品を固定するには、KF50clを開きますamp 2つのチャンバーの端に置きます。蝶ナットをできるだけ締めてボルトを固定します。完成したチャンバーは、必要になるまでグローブボックスに入れておきます。実験に必要なコンピュータやその他の機器を準備してください。これには、ソース測定ユニットとゼロ挿入力テストボードが含まれます。SMUのチャンネル1からテストボードにBNCケーブルを接続します。SMUをUSBケーブルでコンピュータに接続します。また、電源をSMUに接続します。測定用のコンピュータソフトウェアをセットアップします。SMUで、2というラベルの付いたレンジスイッチを見つけて、オンの位置に切り替えます。次に、グローブボックスから完全に組み立てられたチャンバーを取り出します。チャンバーの接点ピンをテストボードに接続します。1 つのピクセルに焦点を合わせ、カソード ピンをグランドに切り替えます。アノードピンをBNCに切り替えます。他のピクセルがオフになっていることを確認します。ソフトウェアを実行して測定を実行します。このプロットでは、水色は、照明なしのチャンバー内の標準的な有機太陽電池デバイスの電流密度電圧曲線を示しています。ダークブルーの曲線は、アクティブエリアに顕微鏡スライドでカプセル化され、エポキシで密封された同じデバイス用です。これらは、ラボの光源から照明を受けた場合と同じ2つのシステムです。プロットは、予想されるダイオードの動作を示しています。この手順を試みる際には、ポゴピンを使用してデバイスとチャンバーを、適切な配線またはサポートカラーを使用してチャンバーと測定ボードを良好に電気的に接続することが重要です。この手順に従うと、漏れ防止に注意を払えば、短期間の試験に適したチャンバーにすることができます。異なる材料や設計を使用する場合は、常にチャンバー内の水蒸気と酸素の透過率をテストしてください。この3Dプリントされた環境チャンバーは、デバイスの劣化をテストするための安価で汎用性が高く、カスタマイズ可能なアプローチを提供します。研究者は、デバイスのテストにおいて、自分の目的に合わせて迅速かつ簡単に変更を加えることができます。

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