Artykuł metodologiczny

Przewodnik krok po kroku dotyczący wykorzystania organicznych diod światłoeminetowych poprzez wytwarzanie urządzenia w roztworze (ATDF)

DOI:

10.3791/68434

⸱

7 listopada 2025

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

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

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

Urządzenia z organicznymi diodami LED (OLED) oferują doskonałą jakość obrazu z lepszym kontrastem, jednocześnie promując korzyści środowiskowe dzięki niższemu zużyciu energii. Tutaj przedstawiono prostą strategię wytwarzania urządzeń OLED w procesie rozwiązań, w sposób sekwencyjny.

Streszczenie

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

Popyt na energooszczędne źródła światła odnotował znaczący wzrost w ostatniej epoce, ze względu na rosnącą świadomość kwestii środowiskowych i zmian klimatu. Organiczne diody LED (OLED) oferują doskonałą jakość wyświetlacza, efektywność energetyczną i zrównoważony rozwój, co czyni je idealnym wyborem dla konsumentów dbających o środowisko oraz branż opartych na mniejszym śladzie węglowym. Cieńsze i bardziej elastyczne OLED-y zrewolucjonizowały branżę smartfonów, telewizorów, wyświetlaczy samochodowych i urządzeń noszonych. W niniejszym artykule wytwarza się wydajne urządzenie OLED, zaczynając od syntezy emitera opartego na dawce i akceptorze, a następnie na jego oczyszczenie. Proces syntezy organicznej jest krótko wyjaśniony. W przypadku oczyszczania najpierw mieszanina produktów jest oczyszczana chromatografią kolumnową, a następnie sublimuzowana za pomocą podciśnienia z gradientem temperaturowym, aby uzyskać związek o wysokiej czystości. Ostatecznym celem jest stworzenie wielowarstwowego urządzenia OLED, które potrzebuje emiterów o ultrawysokiej czystości. Tworzenie efektywnego OLED wymaga precyzji i fachowości; Dlatego prezentacja szczegółowego, krok po kroku protokołu jest ważna dla środowiska naukowego. Szczegóły dotyczące produkcji urządzeń OLED w procesie roztworowym przedstawiono w czterech etapach (oczyszczanie podłoża, warstwy spinacyjne, termiczne odparowywanie warstw oraz pomiar wydajności urządzenia). Po pierwsze, podłoża należy oczyścić według dobrze ugruntowanego protokołu. Następnie warstwowa architektura uzyskuje się poprzez powłokę spinową i termiczne osadzanie pożądanych materiałów do wymaganej grubości. Odparowanie termiczne odbywa się za pomocą wysokopróżniowego parownika termicznego z wbudowanym schowkiem. Na koniec, aby uzyskać wydajność urządzenia, pomiary należy przeprowadzać w ciemnym środowisku. Ta kompleksowa praca dostarczy dogłębnej wiedzy o wytwarzaniu urządzeń i zainspiruje więcej badaczy do dekorowania tego świata OLED-ami.

Wprowadzenie

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

Wraz z rosnącą modernizacją tempo zużycia energii gwałtownie wzrosło, co wymusiło pojawienie się kilku energooszczędnych źródeł. Chociaż często nie jest realizowany, oświetlenie jest jedną z głównych dziedzin zużywających energię. Według raportu opublikowanego przez Program Środowiskowy Organizacji Narodów Zjednoczonych (UNEP) w 2017 roku,1. Oświetlenie zużywa 15-19% światowej energii elektrycznej 1,2 i emituje około 5% gazów cieplarnianychna świecie 1,3. Jeśli ten problem pozostanie bez rozwiązania, zużycie energii elektrycznej do oświetlenia wzrośnie wielokrotnie do 2030 roku, co znacząco wpłynie na zmiany klimatu spowodowane globalnym ociepleniem. Dlatego rozwój energooszczędnych technologii oświetleniowych5 niesie ogromną nadzieję na zrównoważone środowisko.

Organiczne diody LED (OLED) dokonały rewolucji w dziedzinie wyświetlaczy i oświetlenia, oferując lepszą jakość wyświetlacza oraz wysoką efektywność energetyczną 6,7. Poza tym oferuje wymaganą cienkost, elastyczność, wysoki kontrast i szerokie kąty widzenia. Dzięki tym wszystkim korzyściom użyteczność materiałów OLED stopniowo rośnie w różnych zastosowaniach, w tym w smartfonach, telewizorach, urządzeniach noszonych oraz systemach oświetleniowych samochodów8. OLED wykorzystują związki organiczne jako warstwy emisyjne, które emitują światło podczas radiacyjnej rekombinacji i elektronów 9,10,11. Rozwój urządzeń OLED był rozwijany przez trzy generacje materiałów emiterowych12. Pierwszym z nich są materiały fluorescencyjne, które mogą pozyskiwać jedynie ekscytony singletowe, co teoretycznie prowadzi do wewnętrznej efektywności kwantowej (IQE) na poziomie 25%. Druga generacja OLED wykorzystuje fosforyzujące emitery do dostępu do wszystkich ekscytonów singletowych i tripletowych, dzięki efektywnemu sprzężeniu spin-orbita, wszystkie elektrony tripletowe mogą być również pozyskiwane, co daje 100% IQE13,14. Jednak kompleksy te zawierają metale ciężkie, takie jak iryd (Ir) czy platyna (Pt), które budzą obawy środowiskowe i kosztowe. Następnie pojawiła się trzecia generacja OLED, składająca się z emiterów termicznie aktywowanych z opóźnioną fluorescencją (TADF)15, 16, 17, 18, 19.

Cząsteczki TADF wykazują niewielką lukę energetyczną między stanami wzbudzonymi tripletami a singletem, co umożliwia odwrotne przejście międzysystemowe (RISC) aktywowane energią cieplną i osiąga teoretyczną IQE 100%20. Projektowanie cząsteczki TADF wymaga strategii łączenia grupy dawcy i akceptora z pomocą jednostki rdzeniowej lub bez niej. Odpowiedni rdzeń wspiera efektywne elektroniczne sprzężenie między grupami dawcy i akceptora. Grupy bogate w elektrony (na przykład karbazal, fenoksazyna, fenotiazyna, tryprenylamina) są zazwyczaj używane jako dawcy, podczas gdy grupy niedoborowe elektronów (na przykład grupy triazynowe, oksadiazolowe, benzofenonowe lub cyjanowe) funkcjonują jako akceptory 21,22,23,24,25,26,27. Nadajniki TADF posiadają niewielką szczelinę energetyczną singlet-triple (ΔEST), co ułatwia odwrotne przejście międzysystemowe (RISC)28. W tej pracy przygotowujemy cząsteczkę typu D-A TADF, która zostanie wykorzystana do stworzenia zielonego emisyjnego urządzenia OLED28.

Wielowarstwowe OLED-y znacząco rozwinęły technologię OLED, poprawiając parametry wydajności w porównaniu z urządzeniami jednowarstwowymi. Wielowarstwowe urządzenie OLED zawiera kilka warstw organicznych, z których każda pełni określoną funkcję29,30. Wydajność urządzenia można dostosować poprzez zmianę materiału, grubości i koncentracji każdej warstwy. Materiały tych warstw są dobierane zgodnie z ich poziomem energii: najwyższym zajętym orbitalem molekularnym (HOMO) oraz najniższym niezajętym orbitalem molekularnym (LUMO). Te warstwy organiczne pozostają umieszczone pomiędzy dwoma elektrodami (katodą i anodą). Po podłączeniu do obwodu elektrony przepływają z HOMO cząsteczek emitujących się w kierunku źródła napięcia przez anodę, tworząc dziurę. Natomiast źródło napięcia dostarcza elektrony do LUMO cząsteczki przez katodę. Te przeciwstawne ładunki przemieszczają się przez urządzenie i łączą się ponownie w warstwie emisyjnej, a radiacyjna rekombinacja ekscytonów emituje fotony. W zależności od materiałów warstwy emisyjnej i ich szczeliny energetycznej HOMO-LUMO, kolor emisji może się różnićo 29. Pożądane jest, aby rekombinacja zachodziła w warstwie emisyjnej (EML); do tego potrzebna jest zoptymalizowana struktura urządzenia. Jeśli warstwy i ich grubość nie zostaną odpowiednio zoptymalizowane, rekombinacja może zostać przesunięta, co skutkuje słabą wydajnością urządzenia.

Wielowarstwowa produkcja urządzeń może mieć dwa typy: albo poprzez osadzanie termiczne próżniowo, albo przetwarzanie roztworu. W niniejszym artykule przedstawiono szczegółową metodę wytwarzania urządzenia emitera TADF przy użyciu metody przetwarzania roztworu (w której pierwsze trzy warstwy stosuje się powłokę spinową, a następnie następuje depozycję próżniową kolejnych trzech warstw). Proces wytwarzania urządzeń w metodzie przetwarzania roztworów przyciągnął większą uwagę ze względu na opłacalność, wysoką skalowalność i ekologiczną trwałość. Co więcej, zużycie materiału jest stosunkowo mniejsze niż podczas termicznego parowania próżniowego. Materiał przetworzony roztworem można nałożyć w temperaturze pokojowej, co czyni go odpowiednim wyborem, umożliwiającym produkcję na elastycznych i wrażliwych na ciepło podłożach. W rzeczywistości, dla cząsteczek o niskiej stabilności termicznej, urządzenie można wykonać tylko tą metodą. Jednak przed wykonaniem produkcji należy wziąć pod uwagę kilka kwestii. Trzeba sprawdzić rozpuszczalność emitera, stabilność i jednolitość filmu.

Tutaj przygotowaliśmy cząsteczkę TADF typu D-A, która zostanie dalej wykorzystana do stworzenia zielonego urządzenia OLEDemitującego emisję 28. Po pierwsze, strategia syntezy emitera TADF 2BPy-oTC została omówiona w skrócie; Szczegółowa dyskusja została już opisana we wcześniejszym artykule przez naszą grupę28. Ponadto syntetyczny materiał został oczyszczony chromatografią kolumnową, a aby uzyskać materiał o wysokiej czystości, sublimowano go przy użyciu zestawu sublimacji z gradientem temperaturowym i wysoką próżnią. Etap oczyszczania jest niezwykle istotny, ponieważ wszelkie śladowe zanieczyszczenia wpływają na wydajność urządzenia. Następnie do wykonania urządzenia pobrano i wyczyściono szkła wzorowane na tlenku indu (ITO). Czyszczenie podłoży jest bardzo ważne31. Podłoża pokryte ITO zostały dokładnie oczyszczone przez sonikację roztworem mydła, ultraczystą wodą i rozpuszczalnikami organicznymi, a następnie wykonano oczyszczenie ozonem. Następnie warstwa wtryskowa otworu (HIL) została powlekana spinową na podłoże ITO (anodzie), a polimerowa warstwa polistyrenu (3,4-etylenoksytoksyfen) (powszechnie znana jako PEDOT: PSS) została przyjęta jako HIL. Warstwa transportu (HTL) została pokryta warstwą spin coatingem na HIL. Ta warstwa pomaga w migracji w kierunku warstwy emisyjnej. Poli(9-winylkarbazol) (PVK), mający podobny poziom energii HOMO do PEDOT: PSS, był stosowany jako HTL. Ponadto warstwa emisyjna (EML) została pokryta warstwą spin-coated na HTL. Aby uniknąć wygaszania stężenia w większości urządzeń opartych na TADF, cząsteczka emitera jest rozpraszana w matrycy gospodarza. W tym badaniu 10% masy 2BPy-oTC zostało pobrane w N,N′-dikarbazololo-4,4′-bifenylu (CBP), który jest dobrze znanym gospodarzem dla zielonego emitera 32,33,34. Następnie te wykonane podłoża były ładowane do parownika termicznego. Warstwa transportu elektronów (ETL) i warstwa wtrysku elektronów (EIL) zostały zdeponowane przez parowanie termiczne. To termiczne parowanie wymaga precyzyjnej kontroli tempa osadzania w warunkach wysokiej próżni. 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-fenylo-1 H-benzimidazol) (TPBi) został zdeponowany jako ETL, który pomaga przenosić elektrony z EIL do EML, a 8-hydroksychinolinolato-lit (Liq) użyto jako EIL, który wstrzykuje elektrony do architektury urządzenia poprzez efekt tunelowania. Na koniec naniesiono 100 nm aluminium z maską katodową. Ogólna struktura urządzenia wygląda następująco – ITO/ PEDOT:PSS (30 nm)/ PVK (30 nm)/ 10% wt% 2BPy-oTCz w CBP (30 nm)/ TPBi (50 nm)/ Liq (2 nm)/ Al (100 nm).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

UWAGA: Urządzenia są bardzo wrażliwe na kurz i obce cząstki; Każde zanieczyszczenie może wpłynąć na rzeczywistą wydajność emitera i potencjalnie prowadzić do niesprawności lub zwarć w urządzeniu. Dlatego muszą być wykonane w czystym miejscu, z najwyższą ostrożnością. Zaleca się przygotowanie urządzeń wewnątrz schowka w kontrolowanym środowisku wilgotności i tlenu (poziom tlenu i wilgoci 0,1 ppm).

1. Strategia syntetyczna emiterów

  1. Znajdź odpowiedni projekt cząsteczki TADF opartej na dawcach akceptorów dzięki przeglądowi literatury. Dokładnie przeanalizować proponowaną strukturę poprzez teoretyczne obliczenia; Jeśli spełnia wymagania, przekonuje się syntezę. Ogólnie, jeśli cząsteczka ma ΔEST < 0,2 eV, może wykazywać własność TADF 35,36,37.
    UWAGA: W tym badaniu cząsteczka 2BPy-oTCz została przyjęta jako emiter28. Tutaj bogaty w elektrony 3,6-di-tert-butylo-9H-karbazol (TC) pełni rolę jednostki dawcy elektronów, natomiast fenyl(pirydyna-2-y)metan (2BPy), posiadający przyłączoną elektroujemną grupę karbonylową, pełni funkcję akceptora. Syntetyczna trasa pokazana jest na Rysunku 1, a szczegółowe charakterystyki przedstawiono w poprzedniej publikacji28.

figure-protocol-1
Rysunek 1: Proces syntezy dla emitera 2BPy-oTC. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Oczyszczanie emitera

  1. Oczyszcz syntetyczny związek za pomocą chromatografii kolumnowej. Użyj mieszaniny octana etylu/n-heksanu jako eluentu.
  2. Uzyskaj związek o wysokiej czystości (>99,9%) poprzez sublimację związku przy użyciu zestawu termicznego sublimacji z gradientem temperaturowym i wysoką próżnią. To oddziela zanieczyszczenie od związku na podstawie temperatury sublimacji.

3. Wytwarzanie urządzeń w roztworach

UWAGA: W niniejszym artykule przedstawiono kroki tworzenia urządzenia przetwarzanego roztworem z emiterem 2BPy-oTC. Schematyczny obraz architektury urządzenia i struktur molekularnych przedstawiono na Rysunku 2.

figure-protocol-2
Rysunek 2: Warstwy molekularne używane do wytwarzania urządzeń. (A) Architektura urządzenia pokazująca grubość i poziomy energii HOMO-LUMO wszystkich warstw. (B) Struktura molekularna PVK, CBP, Liq i TPBi. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.

  1. Czyszczenie podłoża
    1. Aby uzyskać dobre urządzenia, podłoża muszą być dokładnie czyste. Weźmy wzorzyste podłoża szklane ITO.
      UWAGA: Te wzorzyste podłoża ITO mogą występować w różnych typach; Może zawierać 2/4/6/8 pikseli, a ich rozmiar również może się różnić. W tym artykule pobrano podłoża zawierające 6 pikseli, a po wykonaniu urządzenia powierzchnia 1 piksela wynosi około 4,5 mm2.
    2. Trzymaj podłoża w pojemniku do czyszczenia. Następnie zanurz w acetonie (w zlewce) i sonikuj w kąpieli ultradźwiękowej przez 10 minut (utrzymuj temperaturę około 40 °C).
    3. Sonikuj substraty w alkoholu izopropylowym, następnie stosuj 1% (v/v) mydloną wodę Helmanex III, wodę ultraczystą, aceton i alkohol izopropylowy kolejno przez 10 minut każdy. Utrzymuj temperaturę około 40 °C, a odpowiednie czyszczenie jest konieczne, aby usunąć kurz i pozostałości organiczne z podłoża.
    4. Wyjmij podłoża i wysusz za pomocą pistoletu azotowego. Następnie zidentyfikuj stronę ITO na podłożu, sprawdzając przewodność multimetrem, a następnie oczyść powierzchnię ITO za pomocą środka UV do czyszczenia ozonu.
  2. Powłoka spinowa HIL, HTL i EML
    1. Aby pokryć warstwę wtryskową otworu (HIL) na powierzchni ITO, najpierw przefiltruj dostępny komercyjnie PEDOT:PSS przez 0,45 μm strzykawkęPTFE (Polytetrafluoroethylen) do fiolki. Pokryj przewodzącą górną powierzchnię podłoża filtrowanym PEDOT: PSS.
    2. PEDOT:PSS zawiera wodę; Pokrywaj go poza schowkiem, bo inaczej poziom wilgoci wzrośnie wewnątrz schowka.
      UWAGA: Do tych prac warstwa o grubości 30 nm została pokryta spinem z prędkością 5000 obr./min i przyspieszeniem 2000 obrotów/s, czas trwania 60 s. Optymalizuj grubość tej warstwy HIL zgodnie z potrzebami.
    3. Trzymaj podłoże powlekane na gorącej płycie w temperaturze 140 °C przez około 20 minut podczas wyżarzania. Wytrzyj boki i dno podłoża mokrym wymazem lub chusteczką wolną od kłaczków. Po wyżarzeniu umieść podłoża w schowku na rękawiczki.
    4. Wewnątrz schowka nałóż warstwę 30 nm PVK (roztwór 10 mg/mL w chlorobenzenie) jako warstwę transportu otworu (HTL), na HIL39 z prędkością 4000 obr./min i przyspieszeniem 2000 obrotów/s, czas trwania 60 s.
    5. Ponownie, trzymaj go na grzewcu w temperaturze 140 °C przez około 20 minut podczas wyżarzania.
      UWAGA: Ponieważ temperatury wrzenia wody i chlorobenzenu wynoszą odpowiednio 100 °C i 132 °C, temperatura wyżarzania była utrzymywana na poziomie 140 °C, co jest powyżej tych wartości temperatury wrzenia.
    6. Aby pokryć EML spin, przefiltruj wbudowany roztwór emitera przez filtr strzykawkowy PVDF o pojemności 0,45 μm do szklanej fiolki. Warstwa spin-coat na 30 nm z obrotami 3000 i przyspieszeniem 1500 obrotów/s, czas trwania 60 s.
      UWAGA: W tej pracy 10% masy 2BPy-oTC w CBP Host zostało przyjęte jako EML (9 mg gospodarza i 1 mg emitenta w 1 mL Toluenu).
      1. Aby uzyskać 10% masy emitera, najpierw przygotuj roztwory 10 mg/mL w toluenie zarówno emitera, jak i gospodarza w osobnych szklanych fiolkach. Sonikować fiolkę emitera i podgrzewać ją w temperaturze 70 °C, aby uzyskać jednorodne roztwory. Teraz dodaj emiter gospodarz: emiter w stosunku 9:1, aby uzyskać roztwór emitera o masie 10%.
    7. Przetrzyj boki i dno podłoża o wzorze ITO toluenem i przelej go do parownika termicznego na metalowym utrzymaniu podłoża (załączone zdjęcie w SI).
  3. Przygotowanie komory parowania i odparowanie warstw organicznych.
    Warstwy ETL, EIL, oraz katody naniesione przez termiczne osadzanie próżniowe. Osadz wymaganą grubość warstw, kontrolując tempo parowania i czas parowania. Odparowanie 50 nm TPBi, 2 nm Liq oraz 100 nm aluminium, aby zakończyć produkcję urządzenia.
    1. Włącz parownik i chłodziarkę (dla cyrkulacji wody).
    2. Przechowywać materiały ETL, EIL, i katody o jakości sublimowanej w odpowiednich tyglach kwarcowych do odparowania termicznego.
      UWAGA: 2,2′,2"-(1,3,5-benzynetriyl)-tris(1-fenylo-1 H-benzimidazol) (TPBi) został pobrany jako ETL, 8-hydroksychinolinolato-lit (Liq) jako EIL, a aluminium jako materiał katodowy w tym badaniu. Rysunek 3 pokazuje, że do parownika termicznego można załadować maksymalnie 10 materiałów do osadzania różnych materiałów.
    3. Sprawdź czas życia wszystkich czujników przed rozpoczęciem parowania. Po umieszczeniu podłoża wewnątrz komory próżniowej zamknij drzwi i włącz pompę próżniową. Dotarcie do odkurzacza zajmie około godziny. Gdy próżnia osiągnie 10-6 mbar, rozpocznij proces parowania.
      UWAGA: Sprawdź czas życia kryształów; Powinny być powyżej 80, w przeciwnym razie zmień kryształ sensora. Czas potrzebny do osiągnięcia próżni może się różnić w zależności od wydajności pompy.
    4. Aby zapewnić jednorodne osadzanie, rozpocznij rotację płyty podłoża w płaszczyźnie.
    5. Podgrzej tygiel TPBi, włączając zasilanie tygla TPBi. Kontroluj szybkość parowania poprzez kontrolę przepływu prądu. Gdy szybkość ustabilizuje się na poziomie około 1-1,5 Å/s, otwórz migawkę do depozycji.
    6. Po odparowaniu 50 nm TPBi zamknij migawkę, aby zatrzymać osadzanie. Zmniejsz ogrzewanie, zmniejszając przepływ prądu. Poczekaj, aż tygiel się ochłodzi.
    7. Podobnie, w przypadku EIL, warto przedgrzewać tygiel Liq, włączając zasilanie do tygla Liq. Gdy tempo parowania ustabilizuje się około 0,2 Å/s, otwórz migawkę do osadzania.
    8. Po odparowaniu 2 nm tlenu należy zamknąć migawkę, aby zatrzymać osadzanie. Zmniejsz ogrzewanie, zmniejszając przepływ prądu. Poczekaj, aż tygiel się ochłodzi.
    9. Wyłącz obrót płyty podłoża.
    10. Ponieważ obie warstwy organiczne są osadzone, nadchodzi czas na odparowanie aluminium (dla katody). Zmień maskę, żeby osadzić aluminium.
      UWAGA: Zazwyczaj we wszystkich układach znajdują się dwie różne maski: jedna do osadzania warstw organicznych, a druga do nakładania materiałów katodowych.
    11. Włącz obrót płyty podłoża dla jednorodnego osadzania i ustaw na 18 obr./min.
    12. Nagrzej aluminiową łódź, włączając zasilanie na aluminiową łódź. Gdy szybkość parowania ustabilizuje się na poziomie około 2-3 Å/s, otwórz zasłonę do osadzania.
    13. Po odparowaniu 100 nm Al zamknij migawkę, aby zatrzymać osadzanie. Zmniejsz ogrzewanie, zmniejszając przepływ prądu. Poczekaj, aż łódź ostygnie. Blask gorącego aluminium jest podawany w SI.
    14. Wyłącz rotację.
    15. Poczekaj 45-60 minut, aż cząstki w komorze się ułożą. Wyjmij urządzenia z parownika przez schowek.
  4. Pomiar parametrów urządzenia
    1. Skalibruj zestaw pomiarowy OLED.
    2. Trzymaj urządzenie na ustawieniu pomiarowym. Upewnij się, że połączenia między katodą a anodą są prawidłowe.
    3. Zmierz wykresy charakterystyczne urządzenia, zmieniając napięcie z 0 na 20 V, stopniowo o 0,5 V, w ciemnym środowisku za pomocą miernika źródła i multimetru. Użyj krzemowego detektora zdjęć, aby wykryć sygnał.
    4. Z drugiej strony, aby uzyskać emisję EL, należy zmierzyć luminascencję przy różnych napięciach w ciemnym środowisku za pomocą spektrofotometru fluorescencyjnego. Wybierz okno emisji 300-800 nm.
    5. Za pomocą oprogramowania pomiarowego OLED, z wartościami wejściowymi znanej powierzchni pikseli, odległości między urządzeniem a fotodetektorem oraz wzmocnienia fotodetektora, można uzyskać odpowiednie parametry urządzenia. Można obliczyć gęstość prądu (J), zewnętrzną sprawność kwantową (EQE), efektywność świetlną (ƞp), efektywność prądową (ƞL) oraz luminancję (L).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Rysunek 3A pokazuje rozmieszczenie wszystkich tygle (lub łodzi) wewnątrz parownika termicznego oraz materiały użyte w ich odpowiednich miejscach. Układ zawiera 10 łodzi, co oznacza, że maksymalnie 10 różnych materiałów można załadować. Rysunek 3B pokazuje położenie wszystkich sześciu czujników. Te czujniki mikrowagi kwarcowej (QCM) pomagają określić rzeczywiste wartości grubości warstw odparowanych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Powyższa procedura stanowi kompleksowy przewodnik po strategii syntezy cząsteczki TADF, oczyszczaniu, wytwarzaniu urządzeń w roztworze oraz charakteryzacji OLED-ów. Urządzenie OLED zostało wykonane poprzez proste przetwarzanieroztworów 40 warstwy emisyjnej. Skutkuje to niskimi kosztami i łatwą kontrolą procentu wagi gospodarza w warstwie emisyjnej. Metoda ta umożliwia również łatwą skalowalność urządzenia i łatwą integrację z elastycznymi podłożami, a także lepszą kontrolę nad stężeniem, grubością...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie ujawniają konfliktu interesów.

Podziękowania

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

Stypendium Badawcze Prezydenta (PMRF) jest na szczęście doceniane przez S.I.C. i S.C. za stypendium doktoranckie. S.B. dzięki stypendium podoktoranckim IISc-Institute of Eminence (IoE). University Grants Commission (UGC) oraz Ministerstwo Edukacji (MoE) są odpowiednio wyróżniane przez S.H.N. i N.Y. za swoje stypendium doktorskie. PR dziękuje wsparciu finansowemu od Rady Badań Naukowych i Przemysłowych (CSIR) [Kod grantu - 01WS(031)/2023-24/EMR-II/ASPIRE].

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
13 mm x 0,22 μ m  Filtr strzykawkowy PVDFBSB PharmaBSBPTF1345
13 mm x 0,45 μ m  Filtr strzykawkowy PTFEBSB PharmaBSBPV1345
2,2′,2"-(1,3,5-benzynetriyl)-tris(1-fenylo-1H-benzimidazol) (TPBi)BLD PharmaBD234896Sublimowane
8-Hydroksychinolinolato-lit (Liq)BLD PharmaBD446731Sublimowane
AcetonPurechemUżywane jako takie
Granulki aluminiowe  Kurt J. LeskerEVMAL50EXQD99,999% czystości
ChlorobenzenSpektrochia10342>99% puriss AR
Roztwór mydła Hellmanex IIISigma - AldrichZ805939Użyłem roztworu mydła 1% (v/v)
IzopropylowyPurechemUżywane jako takie
Szkliste podłoże wzorowane ITOZhuhai Kaivo Optoelectronic Technology Co., Ltd.Pozycja nr 004-1520-SKOpór płyt 17 omów/kwadrat, rozmiar=15*20*1,1 mm, przepuszczalność>82%
N,N′-Dikarbazololo-4,4′-bifenyl (CBP)BLD PharmaBD21599Sublimowane
PEDOT:PSSOssila (kupiona)Clevios P VP AI 4083 
Poli(9-winylkarbazol) (PVK)Sigma - Aldrich182605średnia Mw ~1 100 000, używana jako taka
ToluenSpektrochia52035Stopień spektroskopii

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Solution Processed OLEDsSpin CoatingThermal EvaporationColumn ChromatographySubstrate CleaningElectroluminescent SpectrumExternal Quantum Efficiency

Powiązane artykuły