Name: 유기 광전자 소자에 대 한 3D 인쇄 챔버 저하 테스트 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: 배우세요 유기 광전자 소자의 환경 분해를 분석하기 위해 3D 프린팅으로 제작된 휴대용 챔버를 활용하는 방법을. 이 프로토콜은 대기 민감성 소자의 광학 및 전기적 특성화를 위한 비용 효율적이고 맞춤형 솔루션을 제공합니다.

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저자 피터 Jonosson 언스 새로운 미디어 센터는 챔버의 3D 프린팅에 대 한 인정합니다. 이 연구는 RGPIN 436100-2013, ER15-11-123, McMaster 학장의 엔지니어링 우수성 학부 여름 연구 수상, 그리고 대학생 연구 기회 프로그램에 의해 지원 되었다.

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저자는 공개 없다.

균열, 간격, 또는 KF50 클램프를 강화 하 여 수 분 및 산소의 모든 진입을 방지 하기 위해 챔버 씰링 WVTR을 줄일 수는 가난한에 채우기 특성을 피하기 위해 챔버의 인쇄를 포함 하는 재현이 실험에서 중요 한 단계 새, 그리고 샘플 및 적절 한 링 배치를 사용 하 여 최고 약 실 사이 물개를 만드는 방지 하려면 연락처 핀 또는 어떤 피드스루 진공 별 저압 에폭시를 사용 하 여 위쪽 및 아래쪽 챔버 사이 전체 씰링을 달성 하 고 샘플을 크래킹 없이 어떤 누설을 방지 하기 위해 고정 링에 강화 나사와 충분 한 압력. O-링 털 또는 미 립 자, 없이 홈에 완전히 적합 해야 하 고 적절 한 인감10에 대 한 그것의 횡단면의 15-25% 사이 압축 한다. 그것은 또한 좋은 전기 접촉 되도록 및 저압 에폭시를 통해 산소와 수 분 유입에 대 한 경로 방지 챔버 신체에 접촉 핀을 연결할 때 조심 하는 것이 중요. 진공 응용 프로그램에 대 한 실 란 트로는 에폭시는 적절 한 물개를 제공할 것입니...

유기 및 페로 광전자 장치, 태양 전지 및 발광 다이오드 반도체 유기 분자를 π 활용 및 organometal 할로겐 기반 연구의 급속 하 게 성장 하는 분야는. 유기 발광 다이오드 (Oled) 조명에서 주요 기술 요소는 이미1, 표시 및 유기 태양 전지는 비정 질 실리콘2와 경쟁 수 있도록 효율성을 달성 하기 시작 했습니다. 페로-기반 장치 빛 흡수 및 발광 응용 프로그램3,,45 의 최근 급속 한 발전 제안 저가, 쉽게 처리 장치는 곧 널리 찾을 가능성이 배포입니다. 그러나, 이러한 모든 기술은 대기 오염 물질, 특히 습기와 산소, 그들의 효과적인 일생6,7,,89를 제한 하는 감도에서 고통.
이러한 시스템을 공부 하는 연구원에 대 한 적응력, 쉬운--사용, 휴대용, 그리고 재사용 가능한 챔버 등 민감한 자료를 보호 하기 위해 또는 제어 방식으로10,11에 오염 물질에 노출에 유용할 수 있습니다. 그것은 공기에 민감한 소자의 특성에 대 한 한 글러브를 사용 하 여, 비록이 크고, 비싼, 그리고 고정 위치, 불활성 환경 필요할 수 있는 특성의 넓은 범위와 호환 수 있습니다. 제공 하는 휴대용 대안, 리스 외. 10 작은 금속 챔버 유기 소자의 전기 및 광학 특성에 대 한 적당 한 표준 진공 플랜지에 따라 제안. 우리가 만드는 그것은 저렴 하 고 더 다양 한 사용 하 여 챔버 부품 생산을 3 차원 인쇄가이 디자인을 적응 했습니다. 3D 인쇄 보다는 가공, 사용 유틸리티의 기본 디자인을 유지 하면서 샘플 또는 환경 요구 사항 변화에 신속 하 고 비용 효율적인 조정에 대 한 수 있습니다. 이 기여에 우리 같은 챔버, 확인 하는 절차를 설명 하 고 유기 다이오드 소자의 전류-전압 특성을 추출 하는 데 사용할.
유기의 좋은 캡슐 페로 장치 10-3 -10-6 g/m2의 WVTRs 있어야/장기 장치 안정성12,13, 유기 소자에 작은 물 진입을 보장 하기 위한 일에 매우 가혹한 조건입니다. 이 챔버 테스트 목적 보다는 장기 저장 또는 캡슐화 방법 제어 환경 설계, 효과적인 챔버에 대 한 요구는으로 엄격 합니다. 챔버는 특성 실험을 수행 하는 합리적인 시간 내에서 장치 속성을 유지할 수 있어야 합니다. 몇 일 동안 또는 사용 될 수 있는 챔버에 PLA를 사용 하 여 표준 운영 절차 결과 주 장치 속성의 뜻깊은 손실 없이 통합 된 가스 흐름.
자료를 변경 또는 심지어 모양과 크기 챔버 바디의 챔버로 공기에서 오염 물질의 침투에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 습기와 산소의 진입 챔버의 효능을 결정 하기 위해 각 디자인에 대 한 신중 하 게 모니터링 해야 합니다. 우리, 또한 챔버의 제작 개요 실험 챔버의 사용에 대 한 기간을 설정 하는 상용 습도 센서를 사용 하는 챔버의 WVTR을 결정 하기 위한 간단한 절차.
간단 하면서도 다양 한 챔버 실험의 여러 유형에 대 한 수행할 수 있습니다. 그들은 불활성 분위기 글러브, 전기 및 광학 characterizations 전기 피드스루 포트 및 창에 대 한 적당 한 외부 환경으로 작동할 수 있다. 그들의 이동성 수 라운드 로빈 신뢰성14 에 대 한 테스트에 유용 어디 그들은 제조 되었다, 실험실 외부 표준 전기 특성화 장비와 함께 사용할 수 또는 장치의 인증된 측정을 얻기 위해 성능15. 이 약 실은 간단한 수정 제어 저하 테스트에 대 한 오염 물질의 도입의 효과 연구 하는 데 특히 유용도 있습니다. 3D 인쇄를 사용 하 여 장치 레이아웃, 크기, 변경 또는 테스트 요구 사항에 중요 한, 빠른 적응성을 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>ORION DELTA DESKTOP 3D 프린터 RTP</td><td>SeeMeCNC</td><td>87999</td><td>보고서에서 다음과 같이 알려져 있음: 3D 프린터</td></tr><tr><td>1.75 mm PLA 필라멘트</td><td>SeeMeCNC</td><td>50241</td><td>보고서에서 알려진 이름: PLA</td></tr><tr><td>Somos&reg; WaterShed XC 11122 챔버</td><td>Somos</td>는 <td>토론토의 Custom Prototypes에서 인쇄되었습니다.</td><td>https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html 보고서에서 다음과 같이 알려져 있습니다 : 방수 폴리머</td></tr><tr><td>CURA</td><td>CURA</td><td></td><td>https://ultimaker.com/en/products/cura-software 보고서에서 다음과 같이 알려져 있음: 슬라이싱 소프트웨어</td></tr><tr><td>납땜 인두 600°; F tip</td><td>Weller</td><td>WTCPT</td><td></td></tr><tr><td>Xtralien X100 소스 측정 장치</td><td>Ossila</td><td>E561</td><td> 보고서에서 다음과 같이 알려져 있습니다 : </td></tr><tr><td>픽셀화 된 양극 기판 용 SMU ZIF 테스트 보드</td><td>Ossila</td><td>E221</td> <td> 보고서에서 다음과 같이 알려져 있습니다 : Zero insetion force / ZIF 테스트 보드;</td></tr><tr><td>BNC 케이블</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>일반 USB A - B</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>일반 USB A - Micro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>#12 O-링</td><td></td><td></td><td>소스 unkown 보고서에서 다음과 같이 알려짐: O-ring</td></tr><tr><td>116 Butyl O-Ring</td><td>Global Rubber Products</td><td>116 VI70</td><td>Bought In-store 보고서에서 다음과 같이 알려짐: O-링</td></tr><tr><td>고정 링</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>3D 프린팅 사내</td></tr><tr><td>하단 챔버</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>3D 프린팅 사내</td></tr><tr><td>상단 챔버</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>3D 프린팅 사내</td></tr><tr><td>KF50 주조 클램프(알루미늄)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-C</td><td></td></tr><tr><td>KF50 센터링 링(알루미늄)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-BRB</td><td></td></tr><tr><td>Sn60/Pb40 솔더</td><td>MG 화학 물질</td><td>4895-2270</td><td></td></tr><tr><td>#4-40 x 3/16" 기계 나사</td><td></td><td></td><td>하드웨어 스토어</td></tr><tr><td>#4-40 IntThrd 황동 테이퍼 SingleVane 인서트 열가소성</td><td>Fastenal</td><td>11125984</td><td>Fastenal은 회사/대학과 제휴해야 합니다 보고서에서 알려진 #4-40 황동 테이퍼 스레드 인서트</td></tr><tr><td>Varian Torr 씰 진공 장비 고진공 에폭시</td><td>진공 제품 Canada Inc.</td><td></td><td> 보고서에서 다음과 같이 알려짐 : 저압 에폭시</td></tr><tr><td>Smiths 상호 연결 / IDI 접촉 프로브 HEADED RADIUS</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-S-100-D-3.5-G</td><td> 보고서에서 다음과 같이 알려짐 : 포고 핀</td></tr><tr><td>Smiths 상호 연결 / IDI 접촉 프로브 리셉터클 솔더 컵</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-R-100-SC</td><td> 보고서에서 다음과 같이 알려짐 : 솔더 컵</td></tr><tr><td>1/4 "테프론 튜빙</td><td></td><td></td><td>하드웨어 스토어</td></tr><tr><td>테프론 테이프</td><td></td><td></td><td>하드웨어 스토어</td></tr><tr><td>1/4 "튜브 x 1/8"남성 NPT 니켈 도금 황동 푸시 투 커넥트 커넥터</td><td>Fastenal</td><td>442064</td><td>이 연구에 사용 된 것과 동일하지는 않지만 기능적으로 동일합니다 보고서에서 다음과 같이 알려져 있습니다 : Push-to-Connect 공압 커넥터</td></tr><tr><td>1/8 "NPT 탭 및 T- 렌치</td><td></td><td></td><td>하드웨어 저장소</td></tr><tr><td>1/4 "튜브 푸시 투 커넥트 수동 작동 밸브</td><td>Fluidline</td><td>7910-56-00</td><td> 보고서에서 알려짐 : 수동 작동 푸시 투 커넥트 밸브</td></tr><tr><td>Adafruit DHT22 습도 센서 (소형)</td> <td>Digi-Key</td><td>385</td> <td> 보고서에서 알려진 내부 습도 센서</td></tr><tr><td>Adafruit DHT22 습도 센서 (대형)</td><td>Digi-Key</td><td></td><td> 보고서에서 다음과 같이 알려져 있습니다 : 외부 습도 센서</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glovebox 환경</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>10 kOhm 저항기</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oscilla Xtralien Scientific Python IDE</td><td>Oscilla</td><td></td><td>https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python 보고서에서 다음과 같이 알려져 있습니다 : Python IDE</td></tr></tbody></table>

유기 광전자 소자에 대 한 3d 인쇄 챔버 저하 테스트

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

이 원고에서 우리는 작은, 휴대용, 쉬운--사용 대기 챔버의 제조 개요 유기 및 페로 광전자 장치, 3D 인쇄를 사용 하 여. 이러한 유형의 장치는 습기와 산소, 같은 챔버 도움이 연구원 전자 및 안정성 속성 특성화 됩니다. 챔버는 제어 속성 (를 포함 하 여 온도 습도, 가스 도입)와 임시, 재사용할 수 있는, 그리고 안정적인 환경으로 사용할 것입니다. 그것은 공기에 민감한 자료를 보호 하기 위해 또는 저하 연구에 대 한 제어 방법으로 그들을 오염 물질에 노출에 사용할 수 있습니다. 챔버의 속성의 특성, 우리는 표준 습도 센서에 의해 측정 된 상대 습도 사용 하 여 수증기 전송 속도 (WVTR)를 결정 하는 간단한 절차를 개설 한다. Polylactic 산 (PLA)의 50 %infill 밀도 사용 하 여 표준 운영 절차, 주 장치 속성의 뜻깊은 손실 없이 사용할 수 있는 챔버에 발생 합니다. 다양성 및 챔버의 사용의 용이성 컴팩트 제어 분위기를 필요로 하는 어떤 특성 상태에 적용할 수 있습니다.

전류-전압 측정:
이 챔버는 공기에 민감한 다이오드 장치는 유기 또는 페로 태양 전지 또는 빛 발광 다이오드 등의 테스트에 대 한 수 있도록 설계 되었습니다. 그것은 재사용, 임시 캡슐화 또는 제어 저하 테스트 수행에 오염 물질을 도입 하는 방법으로 작동할 수 있습니다. 여기에 표시 된 전류 밀도-전압 (JV) 곡선 기본적인 다이오드 특성을 추출 하 다크 (즉, 아무 조명)와 조명된 조건에서 SMU에 연결 된 ZIF 테스트 보드를 사용 하 여 측정 했다. 상공에서 ZIF 보드 연락처 핀을 연결 하 여 각 픽셀은 개별적으로 해결할 수 있습니다. 예제 데이터 아래의 표준 하단 챔버 가스 포트, 50% 밀도 PLA 플라스틱에서 인쇄 없이 사용 되었다 6-픽셀 구성을 사용 하 여 유기 태양 전지를 테스트 하. 이러한 유기 장...

여기, 우리는 디자인, 제조, 및 공기에 민감한 유기 광전자 소자의 광학 및 전기 특성에 대 한 간단 하 고, 다양 한 3D 인쇄 및 제어 대기 챔버의 사용에 대 한 프로토콜을 제시.

유기 광전자 소자에 대 한 3D 인쇄 챔버 저하 테스트

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

휴대용 다목적 3D 프린팅 환경 챔버는 특히 다양한 조건에서 장치의 성능 저하와 관련된 유기 전자 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 3D 프린팅 챔버 사용의 주요 이점은 기본 설계의 유용성을 유지하면서 샘플 또는 환경 요구 사항을 변경하면서 비용에 따라 신속하게 조정할 수 있다는 것입니다. 3D 프린팅을 사용한 저렴한 비용과 생산 속도 덕분에 연구자들은 목적에 맞게 설계를 신속하게 수정할 수 있습니다.여기에는 다양한 장치 크기, 추가 포트 및 추가 센서가 포함됩니다. 챔버의 특징은 제조 방법입니다. 이것은 6 픽셀 IV 테스트 챔버 인 하나의 예입니다.3D 프린팅된 부품을 사용하여 상단 챔버, 고정 링 및 하단 챔버를 사용하여 제작됩니다. 이것은 장치를 사용한 챔버 어셈블리에 대한 개요를 제공합니다. O-링과 개스킷은 3D 프린팅되지 않았습니다.지금은 상부 챔버에 집중합니다. 상단 챔버의 내부 면이 위를 향하도록 합니다. 4개의 파일럿 구멍 중 하나를 찾아 태핑 구멍을 뚫습니다.모든 구멍을 두드리면 황동 테이퍼 나사 인서트를 그 중 하나에 넣고 직경을 더 작게 만듭니다. 납땜 인두의 가열된 끝을 나사산 인서트에 밀어 넣으면서 공칭 압력을 가하여 인서트를 똑바로 아래로 움직입니다. 인서트의 윗면이 상부 챔버의 내부 면보다 약 1mm 위에 있을 때 멈춥니다.플라스틱이 여전히 뜨거울 때 직선 모서리의 가장자리를 사용하여 인서트가 챔버 면과 같은 높이가 되도록 가볍게 누릅니다. 플라스틱을 1분 동안 식힌 다음 두 번째 삽입물을 추가합니다. 그런 다음 인서트 위에 고정 링을 놓아 구멍이 정렬되도록 합니다.나머지 구멍에 인서트를 설치하려면 동일한 단계를 따르십시오. 인서트를 제자리에 놓고 O-링을 챔버 면의 원형 홈에 넣고 밀어 넣습니다. 다음으로 유기적 장치를 가져옵니다.이 경우, 6 픽셀 다이오드입니다. 테스트를 위해 유기 장치를 O-링 위에 놓습니다. 그런 다음 고정 링 구멍을 상단 챔버의 금속 인서트에 맞춥니다.나사를 사용하여 두 개를 함께 고정하고 장치를 O-링에 대고 누릅니다. 다음은 장치와 고정 링이 있는 상부 챔버의 예입니다. O-링은 버사 미립자가 없는 홈 내부에 완전히 맞아야 하며 적절한 밀봉을 위해 단면의 15-25% 사이에서 압축되어야 합니다.나사를 조일 때 샘플을 깨뜨리지 마십시오. 완료되면 조립된 상단 챔버를 글로브 박스에 최소 24시간 동안 그대로 두십시오. 상단 챔버 어셈블리를 글로브 박스에 넣은 상태에서 하단 챔버와 함께 작업하도록 이동합니다.하단 챔버에는 전류 전압 측정에 필요한 접촉 핀용 구멍이 있습니다. 포고 핀과 솔더 컵으로 각 접촉 핀을 만드십시오. 포고 핀의 좁은 끝 부분을 6-7mm를 솔더 컵에 삽입합니다.도움의 손길을 사용하여 접촉 핀 부분을 수평으로 지지합니다. 가열된 납땜 인두 팁을 포고 핀과 컵 사이의 연결 영역에 대십시오. 연결 영역에 땜납을 누르고 땜납이 녹을 때까지 해당 부위를 계속 가열합니다.완료되면 얇고 매끄러운 땜납 층이 두 부분 사이의 영역을 완전히 덮어야 합니다. 땜납은 핀 외부에 위치해야 하며, 내부를 납땜하면 핀을 사용할 수 없게 됩니다. 챔버에 장착하기 전과 후에 항상 핀과 컵을 가로지르는 전기 연결을 확인하십시오.완성된 접촉 핀을 하단 챔버의 외부 면에 있는 구멍 중 하나에 밀어 넣습니다. 솔더 컵의 약 2.2cm가 외부 면에서 확장되면 정지합니다. 진공 응용 분야에 적합한 에폭시를 사용하고 접촉 핀과 구멍 주위에 도포하여 공기 침투를 방지하십시오.구멍 안팎의 구멍 주위에 에폭시를 바르십시오. 이상적으로는 각 접촉 핀에 대해 단계를 반복하기 전에 섭씨 25도에서 24시간 동안 에폭시가 경화되도록 합니다. 각 핀에 대해 설정된 수지가 흰색인지 확인합니다.눌렀을 때 단단해야 합니다. 측정 보드에 연결하는 데 필요한 접점 핀에 리드를 추가합니다. 이 시점에서 조립된 하단 챔버를 상단 챔버와 함께 글로브 박스에 넣고 최소 24시간 동안 그대로 두십시오.24시간 후 최종 조립을 위해 글로브 박스로 돌아갑니다. 글로브 박스 내에서 작업하고 KF50 센터링 개스킷을 하단 챔버에 적용합니다. 다음으로 두 챔버의 노치를 정렬합니다.그런 다음 상단 챔버를 하단 챔버 위에 놓습니다. 부품을 고정하려면 KF50 클램프를 열고 두 챔버의 가장자리에 놓습니다. 날개 너트를 최대한 조여 볼트를 조입니다.완성 된 챔버는 필요할 때까지 글로브 박스에 그대로 두십시오. 컴퓨터와 실험에 필요한 기타 장비를 준비하십시오. 여기에는 소스 측정 장치와 제로 삽입력 테스트 보드가 포함됩니다.SMU의 채널 1에서 테스트 보드로 BNC 케이블을 연결합니다. USB 케이블을 사용하여 SMU를 컴퓨터에 연결합니다. 또한 전원 공급 장치를 SMU에 연결합니다.측정을 위한 컴퓨터 소프트웨어를 설정합니다. SMU에서 2라고 표시된 범위 스위치를 찾아 켜짐 위치로 전환합니다. 이제 글로브 박스에서 완전히 조립된 챔버를 가져옵니다.챔버 접촉 핀을 테스트 보드에 연결합니다. 한 픽셀에 초점을 맞추고 음극 핀을 접지로 전환합니다. 양극 핀을 BNC로 전환합니다.다른 픽셀이 꺼져 있는지 확인합니다. 소프트웨어를 실행하여 측정을 수행합니다. 이 플롯에서 밝은 파란색은 조명이 없는 챔버 내부의 표준 유기 태양광 장치의 전류 밀도 전압 곡선입니다.진한 파란색 곡선은 활성 영역 위에 현미경 슬라이드로 캡슐화되고 에폭시로 밀봉된 동일한 장치에 대한 것입니다. 이들은 실험실 광원에서 조명을 받는 것과 동일한 두 시스템입니다. 플롯은 예상되는 다이오드 동작을 보여줍니다.이 절차를 시도하는 동안 포고 핀을 사용하여 장치와 챔버 사이를 양호하게 전기적으로 연결하고 적절한 배선 또는 지지 칼라를 사용하여 챔버와 측정 보드 사이를 양호하게 연결하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 누출을 방지하기 위해 주의를 기울인다면 단기 테스트에 적합한 챔버를 만들 수 있습니다. 다른 재료나 디자인을 사용할 때는 항상 챔버로의 수증기 및 산소 투과율을 테스트하십시오.이 3D 프린팅 환경 챔버는 장치 성능 저하 테스트에 대한 저렴하고 다양하며 사용자 정의 가능한 접근 방식을 제공합니다. 연구원은 테스트 장치에서 자신의 목적에 맞게 빠르고 쉽게 수정할 수 있습니다.

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연구

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Engineering

공학

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