Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Изготовление Белый светоизлучающих электрохимических ячеек с устойчивое излучение от эксиплексов

7.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54628

⸱

15 ноября 2016 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Specialty Chemicals & Materials Company, JX Nippon Oil & Energy Corporation, 2Department of Advanced Science and Engineering, Waseda University, 3Central Technical Research Laboratory, JX Nippon Oil & Energy Corporation

В этой статье

Краткое содержание

Авторы представляют метод изготовления стабильных электрохимических элементов, излучающих белый свет, используя излучение эксиплексов, образованных между синим излучающим полимером флуорена и ароматическими аминами.

Аннотация

Авторы представляют подход для изготовления стабильного белого светового излучения из полимерных светоизлучающих электрохимических ячеек (PLECs), имеющий активный слой, который состоит из сине-флуоресцентный поли (9,9-ди-н-dodecylfluorenyl-2,7-диил) ( ПФО) и π-сопряженных молекул трифениламин. Этот белый свет излучение происходит из эксиплексов, образованных между ОФП и аминов в электронно-возбужденных состояний. Устройство , содержащее PFD, 4,4 ', 4' '- трис [2-нафтил (фенил) амино] трифениламин (2-TNATA), поли (этиленоксида) и K 2 CF 3 SO 3 белеют световое излучение с Commission Internationale де l'ECLAIRAGE (CIE) координаты (0,33, 0,43) и Индекс цветопередачи (CRI) Ра = 73 при напряжении измерений постоянном напряжении 3,5 В. показал, что МКО координаты (0.27, 0.37), Ra из 67, а цвет наблюдаемой эмиссии сразу после приложения напряжения 5 V были почти без изменений и стабильными после300 сек.

Введение

Исследования и разработки полимерных светоизлучающих электрохимических элементов (PLEC) расширились в последние годы. 1-15 PLEC похожи на органические светодиоды (OLED) в том, что оба они являются поверхностными органическими устройствами и, как ожидается, найдут свое применение в будущих приложениях в области освещения. OLED-дисплеи уже представлены на рынке, но их стоимость все еще высока, и одна из причин заключается в том, что органические светодиоды нуждаются в сложной структуре устройства с несколькими слоями. В отличие от них, PLEC имеют очень простую структуру устройства, которая состоит из одного активного слоя (излучающего слоя) между парой электродов. Это означает, что PLEC подходят для процессов массового производства, таких как рулонная печать и нанесение покрытий.

A PLEC имеет активный слой, состоящий из флуоресцентного π-сопряженного полимера (FCP). ФКП может быть электрохимически легирован полимерным электролитом (смесью ионопроводящего полимера и соли). Во время работы ФКП легируется p-ионом на анодной стороне и n-легируется на стороне катода и генерирует экситоны, которые излучают свет между p- и n-легированными областями. Таким образом, цвет излучения отражает длину волны экситонного излучения (=флуоресценции) FCP.

Стабильное излучение белого света важно для освещения, и для этого широко используются методы смешивания цветов, в которых используются два или более излучателей. 10-14 Недавно мы представили другой подход к получению стабильного излучения белого света с использованием активного слоя, содержащего синий флуоресцентный поли(9,9-ди-н-додецилфторенил-2,7-диил) и π-сопряженные ароматическиеамины15. Это излучение белого света исходит от эксиплексов, образующихся между молекулами PFD и амина в возбужденных состояниях. Эксиплексное излучение имеет более широкий спектр по сравнению с экситонным излучением от PDF и/или аминов, что придает ему цвет, близкий к цвету естественного света. Это приводит к более высокому индексу цветопередачи (CRI), который является предпочтительным для осветительных приборов.

В этой статье авторы описывают процедуру, используемую для изготовления LEC на основе эксиплекса, и демонстрируют стабильность их излучения белого света.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Получение активного слоя растворов

  1. Активный слой раствора для аминов , легированного ПФО устройств
    Примечание: ПФО, 4,4 ', 4' '- трис [2-нафтил (фенил) амино] трифениламин (2-TNATA), 9,9-диметил - N, N' -ди (1-нафтил) - N , N 'дифенил-9Н-флуорен-2,7-диамина (DMFL-НПБ), поли (этиленоксид) (ПЭО), использовались как общепринято. Трифторметансульфонат калия (K 2 CF 3 SO 3) сушат в вакууме при 200 ° С в течение 1 ч до использования.
    1. Для устройств, имеющих ОФП: соотношение амина 1: 0,25, растворите 10 мг ПФД и 2,5 мг ароматического амина в 1 мл хлороформа и перемешивали в течение 1 ч при 40 ° С. Для тех, имеющих ОФП: соотношение амина 1: 1, используют 10 мг ароматического амина.
    2. Отдельно растворяют 10 мг полиэтиленоксида в 1 мл циклогексанона и перемешивают в течение 1 ч при 60 ° С, и растворяют в дозе 2,5 мг трифторметансульфоната калия (KCF 3 SO 3) в 1мл циклогексанона и перемешивают в течение 1 ч при 40 ° С.
    3. Добавить 0,78 мл раствора ПЭО и 0,147 мл раствора KCF 3 SO 3 в раствор ПФД с использованием микропипетки. Перемешивайте смесь раствор в течение 4 ч при 40 ° С.
    4. Фильтр смешанного раствора с использованием мембранного фильтра до начала покрытия центрифугированием.
  2. Активный слой раствора для нелегированного устройства ПФО
    1. Для нелегированного устройства ПФО, растворяют 10 мг ОФП в 1 мл хлороформа и перемешивали в течение 1 ч при 40 ° С. Шаги, которые следуют такие же, как те, что описаны выше дл аминов, легированного PFDs в 1.1.2 - 1.1.4.

2. Изготовление LEC устройств

Примечание: Процесс изготовления LEC устройств приведены на рисунке 1.

  1. Чистые ультразвуком узорной оксида индия-олова (ITO) стеклянные подложки с моющим средством разбавленным, а затем ионизированной воды, ацетона и 2-пропанола с использованиемрабочий стол ультразвуковой ванны (38 кГц) в течение 3 мин на каждом шаге. Наконец, растворитель удаляют с использованием N 2 вентилятора.
  2. Лечить субстраты с UV / O 3 в течение 3 мин с использованием УФ / O 3 обработки блока в соответствии с протоколом производителя. Провести активный процесс слоя покрытия, в инертной атмосфере в перчаточном боксе.
  3. Установите очищенную подложку на головке спинового нанесения покрытий. Разливают около 100 мкл раствора активного слоя с помощью микропипетки. Спин подложку следующим образом: 800 оборотов в минуту в течение 60 сек, увеличить скорость до 1000 оборотов в минуту в течение 3 сек, затем вращаются со скоростью 1000 оборотов в минуту в течение 10 сек. Толщина активного слоя будет около 150 нм.
  4. Сухие подложки с покрытием в перчаточном ящике в течение ночи.
  5. Сотрите избыток полимера, чтобы обеспечить надлежащее соединение электрода и герметизацию.
  6. Поместите субстраты на державке испарения для осаждения алюминия. Загрузите держатель в испарительную камеру, и термически депонировать 100 нм слой алюминияпри скорости испарения 0,4 нм / с через маску из нержавеющей стали испарения, который имеет 3 мм широкие отверстия для осаждения алюминия противоположные электроды.
  7. Когда осаждение завершено, передача устройств в перчаточной камере в атмосфере инертного газа. Нанесите валик УФ-отверждаемые эпоксидной смолы в форме прямоугольника с помощью дозатора. Поместите крышку стекла (15 мм х 12 мм х 0,7 мм толщиной) на смоле , чтобы инкапсулировать устройство (рисунок 1).
  8. Отверждения смолы с помощью УФ - излучения (кумулятивная доза: 6000 мДж / см 2, длина волны: 365 нм) от источника УФ-LED света.

3. Характеристика

  1. измерения JVL
    ПРИМЕЧАНИЕ: плотность тока (J) -Напряжение (V) -luminance (L) (JVL) характеристики и Международная комиссия по де l'Eclairage (CIE) координаты были измерены с использованием спектрального фотодетектор оборудован источником тока контроля напряжения постоянного тока. Система измерения контролируетсяПК с программным обеспечением таможенного контроля для сбора данных. Система была откалибрована протокол следующие производителя и измерения проводились в темноте под черным занавесом.
    1. Подключите клеммы к контактам устройства с зажимами. Поместите устройство на этапе измерения.
    2. Запустить управляющее программное обеспечение для сбора данных. Система контролирует приложенное напряжение и ток с течением времени и собирает спектры излучения спектрометром через оптическое волокно.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Электролюминесценции (EL) спектры были использованы для вычисления координат CIE и значения CRI (Рисунки 2, 4, 5). Были собраны Фотографические изображения излучающего устройства для проверки белизной излучения (рисунок 3).

Спектры EL амина , легированного ПФО устройств и нелегированного устройства ПФО показаны на рисунке 2. Нелегированный устройство ПФО показало голубое излуч...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

LEC имеет активный слой , содержащий гидрофобный ПФД и ароматические амины, так и гидрофильные полиэтиленоксида и KCF 3 SO 3. Поскольку эти материалы имеют очень различную растворимость, тщательное приготовление раствора нанесения покрытия имеет решающее значение, чтобы избежать неполного сольватации. Каждый должен быть сначала растворяют отдельно и полностью в растворителях с достаточной способностью сольватирую-, то растворы смешивают вместе с получением однородной смеси. Балансировка экситонной ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана дотация для научных исследований (№ 24225003). Эта работа была выполнена при финансовой поддержке JX Nippon Oil & Energy Corporation.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Поли(9,9-ди-н-додецилфлуоренил-2,7-диил) (ПФД)Олдрич571660
4,4',4' '-Трис[2-нафтил(фенил)амино] трифениламин (2-TNATA)Олдрич768669
9,9-диметил-N,N' -di(1-naphthyl)-N,N' -дифенил-9H-флуорен-2,7-диамин (DMFL-NPB)Олдрич
поли(этиленоксид) (ПЭО)Олдрич182028
тирифторметансульфонат калия (KCF<суб>3SO<суб>3)Олдрич422843высушен под вакуумом при 200°°; C для 2  часов перед использованием
хлороформаKanto Chemical Co.08097-25обезвоженный
циклогексанонKanto Chemical Co.07555-00
SCAT 20-X (моющее средство)Daiichi Kogyo Seiyakuразбавленное водой
АцетонKanto Chemical Co.01866-25Электронный грэйдж
2-пропанолKanto Chemical Co.32439-75Электронный фильтр
13 мм GD/X Одноразовое фильтрующее устройство PVDF Фильтрующий материал, полипропиленовый корпусWhatman6872-1304
UV/O3 Протравливающая установкаSEN Lights Co.SSP16-110
Спектральный фотодетекторOtsuka ElectronicsMCPD 9800
Монитор источника токанапряжения ADCMT6241A
Испарительная маскаTokyo Process Service Co., Ltd.NAИспарительная маска подвергалась мокрому травлению для создания отверстий для нанесения алюминия с рисунком. Размер маски составляет 100 мм х 100 мм х 0,2 мм; мм-толщиной.

Ссылки

  1. Pei, Q., Yu, G., Zhang, C., Yang, Y., Heeger, A. J. Polymer light-emitting electrochemical cells. Science. 269 (5227), 1086-1088 (1995).
  2. Sun, Q., Li, Y., Pei, Q. Polymer light-emitting electrochemical cells for high-efficiency low-voltage electroluminescent devices. J. Disp. Technol. 3 (2), 211-224 (2007).
  3. Meier, S. B., et al. Light-emitting electrochemical cells: recent progress and future prospects. Mater. Today. 17 (5), 217-223 (2014).
  4. Edman, L., et al. Single-component light-emitting electrochemical cell fabricated from cationic polyfluorene: Effect of film morphology on device performance. J. Appl. Phys. 98 (4), 044502(2005).
  5. Fang, J., Matyba, P., Edman, L. The Design and Realization of Flexible, Long-Lived Light-Emitting Electrochemical Cells. Adv. Funct. Mater. 19 (16), 2671-2676 (2009).
  6. Yu, Z., et al. Stabilizing the Dynamic p− i− n Junction in Polymer Light-Emitting Electrochemical Cells. J. Phys. Chem. Lett. 2 (5), 367-372 (2011).
  7. Sandström, A., Dam, H. F., Krebs, F. C., Edman, L. Ambient fabrication of flexible and large-area organic light-emitting devices using slot-die coating. Nat. Commun. 3, 1002(2012).
  8. Liang, J., Li, L., Niu, X., Yu, Z., Pei, Q. Elastomeric polymer light-emitting devices and displays. Nat. Photonics. 7 (10), 817-824 (2013).
  9. Yang, Y., Pei, Q. Efficient blue-green and white light-emitting electrochemical cells based on poly 9, 9-bis (3, 6-dioxaheptyl)-fluorene-2, 7-diyl. J. Appl. Phys. 81 (7), 3294-3298 (1997).
  10. Tang, S., Buchholz, H. A., Edman, L. White Light from a Light-Emitting Electrochemical Cell: Controlling the Energy-Transfer in a Conjugated Polymer/Triplet-Emitter Blend. ACS Appl. Mater. Iterfaces. 7 (46), 25955-25960 (2015).
  11. Nishikitani, Y., Takizawa, D., Nishide, H., Uchida, S., Nishimura, S. White Polymer Light-Emitting Electrochemical Cells Fabricated Using Energy Donor and Acceptor Fluorescent π-Conjugated Polymers Based on Concepts of Band-Structure Engineering. J. Phys. Chem. C. 119 (52), 28701-28710 (2015).
  12. Sun, M., Zhong, C., Li, F., Cao, Y., Pei, Q. A Fluorene− Oxadiazole Copolymer for White Light-Emitting Electrochemical Cells. Macromolecules. 43 (4), 1714-1718 (2010).
  13. Tang, S., Pan, J., Buchholz, H., Edman, L. White Light-Emitting Electrochemical Cell. ACS Appl. Mater. Interfaces. 3 (9), 3384-3388 (2011).
  14. Tang, S., Pan, J., Buchholz, H. A., Edman, L. White light from a single-emitter light-emitting electrochemical cell. J. Am. Chem. Soc. 135 (9), 3647-3652 (2013).
  15. Nishikitani, Y., et al. White polymer light-emitting electrochemical cells using emission from exciplexes with long intermolecular distances formed between polyfluorene and π-conjugated amine molecules. J. Appl. Phys. 118 (22), 225501(2015).
  16. Tang, S., Mindemark, J., Araujo, C. M. G., Brandell, D., Edman, L. Identifying Key Properties of Electrolytes for Light-Emitting Electrochemical Cells. Chem. Mater. 26 (17), 5083-5088 (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Полимерные электрохимические светоизлучающие ячейкиизлучение белого светаобразование эксиплексовсмесь PFD и аминапроцедура центрифугированияосаждение алюминиевого электродаизмерение координат CIEиндекс цветопередачиобработка ультрафиолетовым излучением и озономгерметизация в перчаточном боксе
Изготовление Белый светоизлучающих электрохимических ячеек с устойчивое излучение от эксиплексов
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.