Methodenartikel

Stapsgewijze handleiding voor het benutten van organische lichtgevende diodes door middel van in oplossing verwerkte apparaatfabricage van een TADF-straler

DOI:

10.3791/68434

⸱

7 november 2025

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

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

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

OLED-apparaten (Organic Light Emitting Diode) bieden een superieure schermkwaliteit met een beter contrast, terwijl ze milieuvoordelen bieden door een lager energieverbruik. Hier wordt een eenvoudige strategie voor de fabricage van het in oplossing verwerkte OLED-apparaat op een sequentiële manier gepresenteerd.

Samenvatting

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

De vraag naar energie-efficiënte lichtbronnen is de afgelopen tijd aanzienlijk toegenomen als gevolg van het toenemende bewustzijn van milieuproblemen en klimaatverandering. Organic Light Emitting Diodes (OLED's) bieden een superieure schermkwaliteit, energie-efficiëntie en duurzaamheid, waardoor ze een ideale keuze zijn voor milieubewuste consumenten en industrieën die een kleinere ecologische voetafdruk hebben. De dunnere en flexibelere OLED's hebben een revolutie teweeggebracht op het gebied van smartphones, televisies, autodisplays en draagbare gadgets. Hier, in dit artikel, wordt een efficiënt OLED-apparaat gefabriceerd, beginnend met de synthese van een op donor-acceptor gebaseerde zender, gevolgd door de zuivering ervan. Het organische syntheseproces wordt kort uitgelegd. Voor zuivering wordt het productmengsel eerst gezuiverd door middel van kolomchromatografie en vervolgens gesublimeerd met behulp van een vacuümsublimatieopstelling met temperatuurgradiënt om een zeer zuivere verbinding te verkrijgen. Het uiteindelijke doel is om een meerlagig OLED-apparaat te maken dat ultrazuivere stralers nodig heeft. Het maken van een efficiënte OLED vereist precisie en expertise; Het presenteren van een gedetailleerd stapsgewijs protocol is dus belangrijk voor de wetenschappelijke gemeenschap. Hier worden de details over de fabricage van het in de oplossing verwerkte OLED-apparaat in vier stappen uitgevouwen (substraatreiniging, spincoating van lagen, thermische verdamping van lagen en prestatiemeting van het apparaat). Eerst moeten de substraten worden gereinigd volgens een goed uitgewerkt protocol. Vervolgens wordt de gelaagde architectuur verkregen door spincoating en thermische afzetting van de gewenste materialen tot de vereiste dikte. De thermische verdamping gebeurt met behulp van een hoogvacuüm thermische verdamper met een geïntegreerde handschoenenkastjeopstelling. Om de prestaties van het apparaat te verkrijgen, moeten ten slotte metingen worden uitgevoerd in een donkere omgeving. Dit uitgebreide werk zal diepgaande kennis van de fabricage van apparaten opleveren en meer onderzoekers inspireren om deze wereld te versieren met OLED's.

Inleiding

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

Met de toenemende modernisering is het energieverbruik overvol, wat de opkomst van verschillende energie-efficiënte bronnen heeft gedwongen. Hoewel het vaak niet wordt gerealiseerd, is verlichting een van de belangrijkste energieverbruikende gebieden. Volgens een rapport gepubliceerd door het Milieuprogramma van de Verenigde Naties (UNEP) in 20171. Verlichting verbruikt 15-19% van de wereldwijde elektriciteit 1,2 en stoot ongeveer 5% van de broeikasgassen in de wereld uit 1,3. Als dit probleem onbeheerd wordt achtergelaten, zal het elektriciteitsverbruik voor verlichting tegen 2030 vele malen toenemen 1,4, wat een aanzienlijke impact heeft op de klimaatverandering als gevolg van de opwarming van de aarde. De ontwikkeling van energie-efficiënte verlichtingstechnologieën5 is dus veelbelovend voor een duurzaam milieu.

Apparaten met organische lichtgevende diode (OLED) hebben een revolutie teweeggebracht op het gebied van weergave en verlichting en bieden een verbeterde weergavekwaliteit en een hoge energie-efficiëntie 6,7. Afgezien hiervan biedt het ook de vereiste dunheid, flexibiliteit, hoog contrast en brede kijkhoeken. Vanwege al deze voordelen neemt het nut van OLED-materialen geleidelijk toe in verschillende toepassingen, waaronder smartphones, televisies, draagbare apparaten en autoverlichtingssystemen8. OLED's gebruiken organische verbindingen als emitterende lagen en zenden licht uit op de stralingsrecombinatie van gaten en elektronen 9,10,11. De ontwikkeling van OLED-apparaten is geavanceerd door drie generaties emittermaterialen12. De eerste zijn fluorescerende materialen, die alleen de singlet-excitonen kunnen oogsten, wat theoretisch leidt tot de interne kwantumefficiëntie (IQE) van 25%. De OLED's van de tweede generatie maken gebruik van fosforescerende zenders om toegang te krijgen tot alle singlet- en triplet-excitonen, dankzij de efficiënte spin-baankoppeling kunnen ook alle triplet-elektronen worden geoogst, wat leidt tot 100% IQE13,14. Deze complexen bevatten echter zware metalen zoals iridium (Ir) of platina (Pt), die aanleiding geven tot milieuproblemen en kostenkwesties. Daarna komt de derde generatie OLED's, bestaande uit thermisch geactiveerde vertraagde fluorescentie (TADF) zenders 15,16,17,18,19.

TADF-moleculen vertonen een kleine energiekloof tussen triplet- en singlet-geëxciteerde toestanden, waardoor reverse intersystem crossing (RISC) mogelijk is, geactiveerd door thermische energie en een theoretisch IQE van 100%20 wordt bereikt. Het ontwerpen van een TADF-molecuul omvat de strategie om een donor- en een acceptorgroep te koppelen, met of zonder de hulp van een kerneenheid. Een geschikte kern ondersteunt een efficiënte elektronische koppeling tussen de donor- en acceptorgroepen. Elektronenrijke groepen (bijvoorbeeld carbazool, fenoxazine, fenothiazine, trifenylamine) worden over het algemeen gebruikt als donoren, terwijl elektronendeficiënte groepen (bijvoorbeeld triazine-, oxadiazool-, benzofenon- of cyanogroepen) fungeren als acceptoren 21,22,23,24,25,26,27. TADF-stralers hebben een kleine singlet-triple energy gap (ΔEST), wat helpt bij het vergemakkelijken van Reverse Intersystem Crossing (RISC)28. Hier, in dit werk, bereiden we een TADF-molecuul van het DA-type voor, dat verder zal worden gebruikt om een groen emitterend OLED-apparaat te maken28.

Meerlaagse OLED's hebben aanzienlijk geavanceerde OLED-technologie door de prestatiestatistieken te verbeteren in vergelijking met enkellaagse apparaten. Een meerlagig OLED-apparaat bevat verschillende organische lagen, die elk een specifieke functie hebben29,30. De prestaties van het apparaat kunnen worden aangepast door het materiaal, de dikte en de concentratie van elke laag te wijzigen. De materialen van deze lagen worden gekozen op basis van hun energieniveau van de hoogste bezette moleculaire orbitaal (HOMO) en de laagste onbezette moleculaire orbitaal (LUMO). Deze organische lagen blijven ingeklemd tussen de twee elektroden (kathode en anode). Eenmaal aangesloten op het circuit, stromen elektronen van de HOMO van de emitterende moleculen naar de spanningsbron via de anode, waardoor een gat ontstaat. Terwijl de spanningsbron elektronen levert aan de LUMO van het molecuul via de kathode. Deze tegengestelde ladingen reizen over het apparaat en recombineren in de emitterende laag, en de stralingsrecombinatie van de excitonen zendt fotonen uit. Afhankelijk van de emitterende laagmaterialen en hun HOMO-LUMO-energiekloof, kan de emissiekleur variëren29. Het is wenselijk dat de recombinatie plaatsvindt in de emitterende laag (EML); Daarvoor is een geoptimaliseerde apparaatstructuur nodig. Als de lagen en hun dikte niet goed zijn geoptimaliseerd, kan de recombinatie verschoven, wat resulteert in slechte prestaties van het apparaat.

De fabricage van meerlaagse apparaten kan van twee soorten zijn, hetzij door vacuüm thermische depositie, hetzij door verwerking van oplossingen. Hier, in dit artikel, wordt een gedetailleerde methode gepresenteerd voor de fabricage van een TADF-zender met behulp van de in oplossing verwerkte methode (waarbij spincoating wordt gemaakt voor de eerste drie lagen, gevolgd door de vacuümafzetting van de volgende drie lagen). Het fabricageproces van de in de oplossing verwerkte apparaten trok meer aandacht omdat het kosteneffectief, zeer schaalbaar en milieuvriendelijk was. Bovendien is de materiaalverspilling relatief minder dan bij vacuüm thermische verdamping. In oplossing verwerkt materiaal kan bij kamertemperatuur worden afgezet, waardoor het een geschikte keuze is, waardoor fabricage op flexibele en warmtegevoelige substraten mogelijk is. In feite kan het apparaat voor die moleculen met een lage thermische stabiliteit alleen met deze methode worden gemaakt. Er zijn echter een paar dingen waarmee u rekening moet houden voorafgaand aan de fabricage. De oplosbaarheid van de zender, de stabiliteit en de uniformiteit van de film moeten worden gecontroleerd.

Hier hebben we een TADF-molecuul van het DA-type voorbereid, dat verder zal worden gebruikt om een groen emitterend OLED-apparaat te maken28. Ten eerste wordt de synthesestrategie voor de TADF-straler 2BPy-oTC in een notendop besproken; De gedetailleerde bespreking is reeds vermeld in het eerdere document van onze Groep28. Verder werd het gesynthetiseerde materiaal gezuiverd door kolomchromatografie en om materiaal met een hoge zuiverheid te verkrijgen, werd het gesublimeerd met behulp van een temperatuurgradiënt hoogvacuüm-sublimatieopstelling. De zuiveringsstap is uiterst noodzakelijk, omdat elk spoor van onzuiverheid de prestaties van het apparaat zal beïnvloeden. Vervolgens werden voor het vervaardigen van het apparaat indiumtinoxide (ITO) glassubstraten met een patroon genomen en gereinigd. Het reinigen van de ondergronden is erg belangrijk31. De ITO-gecoate substraten werden grondig gereinigd door sonicatie met zeepoplossing, ultrapuur water en organische oplosmiddelen, gevolgd door ozonreiniging. Vervolgens werd de Hole Injection Layer (HIL) met een spincoating op het ITO-substraat (anode) gecoat en werd de polymere laag van poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) polystyreensulfonaat (algemeen bekend als PEDOT: PSS) als HIL genomen. De Hole Transport Layer (HTL) werd bovenop HIL met een spincoating gecoat. Deze laag helpt bij de migratie van de gaten naar de emitterende laag. Poly(9-vinylcarbazool) (PVK), met een vergelijkbaar HOMO-energieniveau als PEDOT: PSS, werd gebruikt als HTL. Verder werd de Emissive-laag (EML) bovenop HTL met een spincoating gecoat. Om te voorkomen dat de concentratie in de meeste op TADF gebaseerde apparaten wordt afgeschrikt, wordt het emittermolecuul gedispergeerd in een gastheermatrix. In deze studie werd 10 gew.% van 2BPy-oTC genomen in de gastheer van N,N'-dicarbazolyl-4,4'-bifenyl (CBP), een bekende gastheer voor groene straler 32,33,34. Vervolgens werden deze gefabriceerde substraten in de thermische verdamper geladen. De Electron Transport Layer (ETL) en Electron Injection Layer (EIL) werden afgezet door thermische verdamping. Deze thermische verdamping vereist een nauwkeurige regeling van de afzettoorsnelheid in een omgeving met een hoog vacuüm. 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris (1-fenyl-1 H-benzimidazool) (TPBi) werd afgezet als de ETL, die helpt om de elektronen van EIL naar de EML over te brengen, en 8-Hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) werd gebruikt als EIL, die de elektronen in de apparaatarchitectuur injecteert door middel van een tunneleffect. Ten slotte werd 100 nm aluminium afgezet met een kathodemasker. De algemene apparaatstructuur is dus als volgt: ITO/ PEDOT:PSS (30 nm)/ PVK (30 nm)/ 10 wt% 2BPy-oTCz in CBP (30 nm)/ TPBi (50 nm)/ Liq (2 nm)/ Al (100 nm).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

OPMERKING: Apparaten zijn erg gevoelig voor stof en vreemde deeltjes; Elke vorm van onzuiverheid kan de werkelijke prestaties van de zender veranderen en kan mogelijk leiden tot niet-functionerende of kortsluiting in het apparaat. Deze moeten dus op een schone plaats met de grootste voorzorgsmaatregelen worden gemaakt. Het wordt aangeraden om de apparaten in het dashboardkastje voor te bereiden met een gecontroleerde vocht- en zuurstofomgeving (zuurstof- en vochtgehalte 0,1 ppm).

1. Emitter synthetische strategie

  1. Vind met behulp van een literatuuronderzoek een geschikt ontwerp voor een op donor-acceptor gebaseerd TADF-molecuul. Onderzoek de voorgestelde structuur door middel van theoretische berekeningen; Als het aan de vereisten voldoet, gaat u verder met de synthese. Over het algemeen geldt dat als het molecuul ΔEST < 0,2 eV heeft, het TADF-eigenschap 35,36,37 kan vertonen.
    OPMERKING: Voor deze studie werd het molecuul 2BPy-oTCz genomen als straler28. Hier fungeert het elektronenrijke 3,6-di-tert-butyl-9H-carbazool (TC) als de elektronendonoreenheid, terwijl fenyl(pyridine-2-yl)methanon (2BPy), met een aangehechte elektronegatieve carbonylgroep, fungeert als de acceptoreenheid. De synthetische route is weergegeven in figuur 1 en de gedetailleerde karakteriseringen zijn gegeven in een eerdere publicatie28.

figure-protocol-1
Figuur 1: Syntheseproces voor de emitter 2BPy-oTC. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Zuivering van de zender

  1. Zuiver de gesynthetiseerde verbinding door middel van kolomchromatografie. Gebruik een mengsel van ethylacetaat en n-hexaan als verdunningsmiddel.
  2. Verkrijg een zeer zuivere verbinding (>99,9%) door de verbinding te sublimeren met behulp van een thermische sublimatieopstelling met temperatuurgradiënt en hoog vacuüm. Dit scheidt de onzuiverheid van de verbinding op basis van hun sublimatietemperatuur.

3. Fabricage van apparaten met oplossing

OPMERKING: Hier, in dit artikel, worden de stappen voor het maken van een in oplossing verwerkt apparaat met de emitter 2BPy-oTC gedemonstreerd. Het schematische beeld van de architectuur van het apparaat en de moleculaire structuren is weergegeven in figuur 2.

figure-protocol-2
Figuur 2: Moleculaire lagen die zijn gebruikt voor de fabricage van het apparaat. (A) Apparaatarchitectuur met de dikte en HOMO-LUMO-energieniveaus van alle lagen. (B) Moleculaire structuur van PVK, CBP, Liq en TPBi. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

  1. Reiniging van de ondergrond
    1. Om goede apparaten te maken, moeten substraten grondig worden gereinigd. Neem NITO glassubstraten met een patroon.
      OPMERKING: Deze ITO-substraten met patroon kunnen van verschillende typen zijn; Het kan 2/4/6/8 pixels bevatten en de grootte van de pixels kan ook variëren. In dit artikel zijn substraten met 6 pixels genomen en na de fabricage van het apparaat is het gebied van 1 pixel ongeveer 4,5 mm2.
    2. Bewaar de substraten in een substraathouder voor reiniging. Dompel vervolgens onder in aceton (in een bekerglas) en sonificeer gedurende 10 minuten in een ultrasoonbad (houd de temperatuur rond de 40 °C).
    3. Sonificeer de substraten in isopropylalcohol, gevolgd door 1% (v/v) Helmanex III zeepwater, ultrapuur water, aceton en isopropylalcohol in volgorde gedurende elk 10 minuten. Houd de temperatuur rond de 40 °C en een goede reiniging is vereist om stof en organische resten van de ondergronden te verwijderen.
    4. Haal de substraten eruit en droog ze vervolgens af met een stikstofpistool. Identificeer daarna de ITO-zijde op het substraat door de geleidbaarheid te controleren met een multimeter en reinig vervolgens het ITO-oppervlak met een UV-ozonreiniger.
  2. Spincoating van HIL, HTL en EML
    1. Om de injectielaag (HIL) bovenop het ITO-oppervlak te spincoaten, filtreert u eerst de in de handel verkrijgbare PEDOT:PSS door een 0,45 μm PTFE (polytetrafluorethyleen) spuitfilter38 in een injectieflacon. Bedek het geleidende bovenoppervlak van de substraten met de gefilterde PEDOT: PSS.
    2. PEDOT:PSS bevat water; Smeer het buiten het dashboardkastje in, anders neemt het vochtgehalte in het dashboardkastje toe.
      OPMERKING: Voor dit werk werd een 30 nm dikke laag gespind met een toerental van 5000 en een versnelling van 2000 rotatie/s, duur 60 s. Optimaliseer de dikte van deze HIL-laag volgens de behoefte.
    3. Bewaar de gecoate ondergrond op een hete plaat op 140 °C gedurende ongeveer 20 minuten om te gloeien. Veeg de zijkanten en onderkant van het substraat af met een nat wattenstaafje of een pluisvrije tissue. Plaats de substraten na het gloeien in het dashboardkastje.
    4. Draai in het dashboardkastje 30 nm PVK (10 mg/ml oplossing in chloorbenzeen) als een Hole Transport Layer (HTL), bovenop HIL39 met een toerental van 4000 en een versnelling van 2000 rotatie/s, duur 60s.
    5. Nogmaals, bewaar het op een hete plaat bij 140 °C gedurende ongeveer 20 minuten om te gloeien.
      OPMERKING: Aangezien de kooktemperaturen van water en chloorbenzeen respectievelijk 100 °C en 132 °C zijn, werd de gloeitemperatuur op 140 °C gehouden, wat boven deze kooktemperatuurwaarden ligt.
    6. Om de EML te spinnencoaten, filtreert u de in de emitter ingebedde hostoplossing door een PVDF-spuitfilter van 0,45 μm in een glazen injectieflacon. Spin-coat een laag van 30 nm met een toerental van 3000 en een versnelling van 1500 omwentelingen/s, duur 60 s.
      OPMERKING: In dit werk werd 10 gew.% van 2BPy-oTC in CBP-gastheer genomen als EML (9 mg gastheer en 1 mg emitter in 1 ml tolueen).
      1. Om 10 gew.% van de straler te maken, bereidt u eerst 10 mg/ml stockoplossingen in tolueen van zowel de straler als de gastheer in afzonderlijke glazen flesjes. Sonificeer de injectieflacon met emitter en verwarm de gastinjectieflacon bij 70 °C om homogene oplossingen te maken. Voeg nu host: emitter toe in een verhouding van 9:1 om een emitteroplossing van 10 wt% te krijgen.
    7. Veeg de zijkanten en onderkant van het substraat met ITO-patroon af met tolueen en breng het over naar de thermische verdamper op een metalen substraathouder (afbeelding bijgevoegd in SI).
  3. Bereiding van de verdampingskamer en verdamping van organische lagen.
    Breng de ETL-, EIL- en kathodelaag af door middel van vacuüm thermische depositie. Breng de vereiste dikte van de lagen aan door de verdampingssnelheden en -tijd te regelen. Verdamp 50 nm TPBi, 2 nm Liq en 100 nm aluminium om de fabricage van het apparaat te voltooien.
    1. Zet de verdamper en de koelmachine aan (voor watercirculatie).
    2. Bewaar de gesublimeerde ETL-, EIL- en kathodematerialen in de respectievelijke kwartskroezen voor thermische verdamping.
      OPMERKING: 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris (1-fenyl-1 H-benzimidazool) (TPBi) werd genomen als ETL, 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) werd genomen als EIL en aluminium werd genomen als kathodemateriaal in deze studie. Figuur 3 laat zien dat er maximaal 10 materialen in de thermische verdamper kunnen worden geladen voor het storten van verschillende materialen.
    3. Controleer de levensduur van alle sensoren voordat u begint met verdampen. Nadat u de substraten in de vacuümkamer hebt geplaatst, vergrendelt u de deur en zet u de vacuümpomp aan. Het duurt ongeveer 1 uur om het vacuüm te bereiken. Wanneer het vacuüm 10-6 mbar bereikt, start u het verdampingsproces.
      OPMERKING: Controleer de levensduur van de kristallen; Ze moeten boven de 80 zijn, anders verandert u het sensorkristal. De tijd die nodig is om het vacuüm te bereiken, kan variëren afhankelijk van de capaciteit van de pomp.
    4. Om een homogene afzetting te garanderen, start u de rotatie van de substraatplaat in het vlak.
    5. Verwarm de TPBi-kroes voor door de stroom naar de TPBi-kroes in te schakelen. Regel de verdampingssnelheid door de stroom te regelen. Zodra de snelheid zich stabiliseert rond 1-1,5 Å/s, opent u de sluiter voor afzet.
    6. Na het verdampen van 50 nm TPBi, sluit u de sluiter om de afzetting te stoppen. Verlaag de verwarming door de stroom te verminderen. Wacht tot de kroes is afgekoeld.
    7. Op een vergelijkbare manier, voor EIL, verwarm de Liq-smeltkroes voor door de stroom naar de Liq-smeltkroes in te schakelen. Zodra de verdampingssnelheid zich stabiliseert rond 0,2 Å/s, opent u het rolluik voor afzetting.
    8. Nadat 2 nm Liq is verdampt, sluit u de sluiter om de afzetting te stoppen. Verlaag de verwarming door de stroom te verminderen. Wacht tot de kroes is afgekoeld.
    9. Schakel de rotatie van de substraatplaat uit.
    10. Omdat beide organische lagen zijn afgezet, is het tijd voor de verdamping van aluminium (voor de kathode). Verander het masker om aluminium te deponeren.
      OPMERKING: Over het algemeen worden in alle opstellingen twee verschillende maskers bewaard, één voor het deponeren van organische lagen en de andere voor het deponeren van kathodematerialen.
    11. Zet de rotatie van de substraatplaat aan voor een homogene afzetting en stel deze in op 18 tpm.
    12. Verwarm de aluminium boot voor door de stroom naar de aluminium boot in te schakelen. Zodra de verdampingssnelheid zich stabiliseert rond 2-3 Å/s, opent u de sluiter voor afzet.
    13. Na het verdampen van 100 nm Al, sluit u de sluiter om de afzetting te stoppen. Verlaag de verwarming door de stroom te verminderen. Wacht tot de boot is afgekoeld. De gloed van heet aluminium wordt gegeven in SI.
    14. Schakel de rotatie uit.
    15. Wacht 45-60 minuten, zodat de deeltjes in de kamer tot rust komen. Verwijder de apparaten uit de verdamper via het dashboardkastje.
  4. Meting van apparaatparameters
    1. Kalibreer de OLED-meetopstelling.
    2. Bewaar het apparaat op een meetopstelling. Zorg ervoor dat de verbindingen tussen de kathode en de anode correct zijn.
    3. Meet de karakteristieke grafieken van het apparaat door de spanning te wijzigen van 0 naar 20 V, in een stapje van 0,5 V, in een donkere omgeving met behulp van een bronmeter en een multimeter. Gebruik een siliciumfotodetector om het signaal te detecteren.
    4. Aan de andere kant, om EL-emissie te verkrijgen, meet u de luminescentie bij verschillende spanningen in een donkere omgeving met behulp van een fluorescentiespectrofotometer. Kies het emissievenster van 300-800 nm.
    5. Met behulp van OLED-meetsoftware, met de invoerwaarden van het bekende pixelgebied, de afstand tussen het apparaat en de fotodetector en de versterking van de fotodetector, kunnen de juiste apparaatparameters worden verkregen. Stroomdichtheid (J), externe kwantumefficiëntie (EQE), lichtefficiëntie (ƞP), stroomefficiëntie (ƞL) en luminantie (L) kunnen worden berekend.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Figuur 3A toont de opstelling van alle smeltkroezen (of boten) in de thermische verdamper en de materialen die op hun respectievelijke posities zijn gebruikt. De opstelling bevat 10 boten, wat betekent dat er maximaal 10 verschillende materialen geladen kunnen worden. Figuur 3B toont de positie van alle zes sensoren. Deze Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensoren helpen bij het bepalen van de werkelijke diktewaarden van verdamp...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

De bovenstaande procedure dient als een uitgebreide gids voor de synthetische strategie van een TADF-molecuul, zuivering, fabricage van in oplossing verwerkte apparaten en karakterisering van OLED's. Het OLED-apparaat is vervaardigd door eenvoudige oplossingsverwerking40 van de emitterende laag. Dit resulteert in lage kosten en eenvoudige controle van het gewichtspercentage van de gastheer in de emitterende laag. Deze methode zorgt ook voor een gemakkelijke schaal...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs onthullen geen belangenconflict.

Dankbetuigingen

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

Prime Minister Research Fellowship (PMRF) wordt dankbaar erkend door SIC en SC voor de doctoraatsbeurs. S.B. met dank aan IISc-Institute of Eminence (IoE) Postdoctoral Fellowship. University Grants Commission (UGC) en het ministerie van Onderwijs (MoE) worden erkend door respectievelijk S.H.N. en N.Y. voor hun doctoraatsbeurs. PR erkent financiële steun van de Council of Scientific and Industrial Research (CSIR) [Grant code - 01WS(031)/2023-24/EMR-II/ASPIRE].

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
13 mm X 0.22 μm  PVDF spuitfilterBSB PharmaBSBPTF1345
13 mm X 0.45 μm  PTFE spuitfilterBSB PharmaBSBPV1345
2,2′,2"-(1,3,5-benzeentriyl)-tris(1-fenyl-1H-benzimidazool) (TPBi)BLD PharmaBD234896Gesublimeerd
8-Hydroxyquinoline-lithium (Liq)BLD PharmaBD446731Gesublimeerd
AcetonPurechemgebruik zoals
Aluminiumkorrel Kurt J. LeskerEVMAL50EXQD99,999% puur
ChloorbenzeenSpectrochem10342>99% puriss AR
Hellmanex III zeepoplossingSigma -AldrichZ805939gebruikt 1% (v/v) zeep oplossing
IsopropylalcoholPurechemgebruik zoals
ITO gepatterreerd glazen substraatZhuhai Kaivo Optoelectronic Technology Co.,Ltd.Artikelnr. 004-1520-SKSheet weerstand<17ohm/sq, grootte=15*20*1.1mm, Transmissie>82%
N,N′-Dicarbazolyl-4,4′-bifenyl (CBP)BLD PharmaBD21599Gesublimeerd
PEDOT:PSSOssila (gekocht)Clevios P VP AI 4083 
Poly(9-vinylcarbazol) (PVK)Sigma -Aldrich182605gemiddelde Mw ~1.100.000, gebruik zoals
TolueenSpectrochem52035Spectroscopie Kwaliteit

Referenties

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

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Oplosingsverwerkte OLED sspincoatingthermische verdampingkolomchromatografiesubstraatreinigingelectroluminescentiespectrumexterne kwantumeffici ntie

Gerelateerde artikelen