En protokoll for produksjon av enkel strukturert organisk hemmeligstemplet (OLED) vises.
En metode for å produsere enkel og effektiv termisk-aktivert forsinket fluorescens organisk lys – emitting diodes (OLED) basert på parkvert eller exciplex donor-acceptor emittere presenteres. Med en fremgangsmåte, vil leserne kunne gjenta og produsere OLED-enheter basert på enkel organisk emittere. En mønstre prosedyre tillate etableringen av personlig indium tinn oksid (ITO) figuren vises. Dette etterfølges av fordampning av alle lag, innkapsling og karakterisering av hver enkelt enhet. Målet er å presentere en prosedyre som vil gi mulighet til å gjenta informasjonen som presenteres i sitert publikasjonen, men også bruke forskjellige stoffer og strukturer for å forberede effektive OLED.
Organisk elektronikk bringer sammen alle feltene fra kjemi til fysikk, gå gjennom materialkunnskap og engineering for å forbedre dagens teknologi mot mer effektiv og mer stabil strukturer og enheter. Fra dette, organisk hemmeligstemplet (OLED) er en teknologi som har vist store forbedringer over de siste årene, både når det gjelder effektivitet og stabilitet1,2. Rapporter sier at OLED industrien for skjermer kan øke fra 16 milliarder dollar i 2016 til rundt 40 milliarder dollar innen 2020 og mer enn 50 milliarder av 20263. Det er også å finne sin vei i Generell belysning og hode montert microdisplays for utvidet virkelighet4. Programmer som organisk sensorer for biomedisinsk programmer er mer av et futuristisk program for øyeblikket gitt kravene for både høy luminans og stabilitet5. Denne trenden bekrefter behovet for forbedret enhet strukturer som inneholder mer effektiv molekyler til mindre bekostning av naturressurser. En bedre forståelse av de iboende prosessene materialer for OLED er også av stor betydning når utforme disse.
En OLED er en multi-lagdelt organisk stabel klemt mellom to elektroder, minst en av de sistnevnte gjennomsiktig. Hvert lag, designet tilsvarende har deres høyeste okkuperte molekylær orbital (HOMO) og laveste ledig molekylær orbital (LUMO) og iboende mobilitet, en bestemt funksjon (injeksjon, blokkering og transport) i den overordnede enheten. Mekanismen er basert på motsatt kostnad operatører (elektroner og hull) reiser over enheten der de møtes i et bestemt lag, recombine til skjemaet excitons og fra deaktivering av disse excitons kommer utslipp av en Foton6. Denne Foton blir karakteristisk for laget der deaktivering finner sted7,8,9. Så venter molekylær design strategier, kan forskjellige røde, grønne og blå emittere syntetiseres og brukes til stakken. Sette dem sammen, kan hvit enheter også være produsert10,11. Utslipp laget av en OLED stabel er vanligvis basert på gjest-vert (G-H) systemet hvor gjestene er spredt i verten å unngå slukke lyset9 og reaksjoner12ved side.
Det er flere måter å presse molekyler til avgir lys, med termisk-aktivert forsinket fluorescens (TADF) implementert nylig13,14,15. TADF tillatt for økningen av eksterne effektiviteten av enheter fra 5% av en typisk fluorescens emitter opp til 30% ved trilling høsting gjennom en liten singlet-triplett energi-deling i en prosess kalt reverse intersystem krysset (rISC). Det er flere måter å danne effektiv TADF-baserte OLED: en av de vanligste i litteratur er G-H system hvor emissive staten er dannet av en enkelt molekyl16,17,18. Et bruker en exciplex sender dannet mellom et elektron donor (D) og et elektron acceptor (A) molekyler, som kalles bare donor-acceptor (D-A) systemet15,19,20, 21; Et lite utvalg av TADF materialer og enheter er rapportert, gir svært høy eksterne quantum gir14, nå verdier, for eksempel 19% EQE22, klart indikerer at svært effektiv trilling høsting skjer og det 100 % interne quantum effektivitet er mulig. I disse TADF-baserte OLED, må utvises ved å velge riktig vert materialet som polariteten til miljøet kan endre anklagen overføring (CT) tilstanden fra lokalt spent (LE) tilstand, derfor redusere den TADF mekanismen. Prosedyren for å bli tatt i betraktning ligner andre fluorescerende emittere23. Slike enheter har relativt enkel stakk strukturer, vanligvis 3 til 5 organisk lag, og uten behovet av en p-Jeg-n struktur24, noe som resulterer i svært lav turn-on spenninger av 2,7 V og maksimal tykkelse på ca 130 nm for alle organisk lag å garantere en god gratis balanse.
Bortsett fra materialers egenskaper kan produksjon av flerlags stabler enten være basert på vakuum termisk fordampning (VTE) eller spinn-belegg, tidligere hyppigere for små molekyler. Det krever nøyaktig kontroll over temperatur, trykk, miljø, frekvens og tykkelsen på hvert lag. For emitting G-H lag, må satsene for co fordampning kontrolleres for ønsket forholdstallene innhentes. Dessuten er av ekstrem viktighet rengjøring av underlagene brukes for OLED som kan resultere i ikke-fungerende enheter eller ujevn utslipp gjennom utslipp pixel25.
Derfor denne artikkelen tar sikte på alle trinn av utarbeidelse, produksjon og karakterisering av økologisk enheter og har til hensikt å hjelpe nye spesialister forsiktig-protokollen kreves for høy effektivitet og jevn utslipp. Det involverer bruk av DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) som emitting gjest i en TADF G-H system16,26. Lignende metoder kan også implementeres for dannelsen av en exciplex basert D-A-systemer som bruker DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) i TAPC (4, 4-Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- methylphenyl) benzenamine])15, der den største forskjellen i prosedyren er konsentrasjon forholdet mellom emissive laget men det vesentlig endrer natur utslipp (ett molekyl CT utslipp vs exciplex CT utslipp). G-H systemet beskrevet her har et eneste molekyl CT emitter og innebærer fordampning av 5 lag med 3 organisk og 2 uorganiske materialer. Enheten består av indium tinn oksid (ITO) som anoden, 40 nm N,N′-di(1-naphthyl) –N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) som transportlaget hull (HTL) og en totalt 20 nm 4, 4-bis (N – carbazolyl) -1, 1-biphenyl (CBP) med 10% av DPTZ-DBTO2 som utslipp laget basert på G-H system. 60 nm 2,2′,2″-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazole) (TPBi) brukes deretter som electron transportlaget (ETL) og 1 nm i Lithium Floride (LiF) som elektron injeksjon lag (EIL). 100 nm i aluminium (Al) fullfører enheten som en katode. Et diagram over hele prosedyren finnes i figur 1. Tykkelser på organiske ble valgt til å være lik for andre enheter i litteraturen. Mobiliteten til hvert lag må undersøkes nøye å sikre god carrier balanse innsiden laget. Driften av LiF er basert på en tunnel effekt, dvs. bærere reise gjennom tunnelene på en pakket LiF, sikrer en bedre injeksjon til transport lag. Dette betyr tynne lag (mellom 0,8 og 1,5 nm) er nødvendig27. Laget av Al må være tykk nok til alle idrettsutøvere (70 nm er et minimalt krav).
Nåværende protokollen mål å presentere et effektivt verktøy for mønstre, produksjon, innkapsling og karakterisering av OLED basert på små molekylvekt TADF-emitting eller exciplex-emitting lag. Organisk vakuum termisk fordampning lar for produksjon av tynne filmer (fra noen Å til hundrevis av nm) av både organiske og uorganiske materialer og produsere trasé for kostnader bærere til å innlemme som lys vil bli utsendt. Selv om det er allsidig, er enheten produksjon ganske begrenset til den fordamperen dvs. antall organiske og uorganiske kilder tilgjengelig eller muligheten for flere fordampning samtidig (co – og tri-evaporations er svært vanlig, spesielt i TADF enheter). Mer avanserte systemer tillate fordampning av mer enn 3 kilder samtidig, som kan være nyttig for programmer som hvit-OLED28 for skjermer og generell belysning. Likevel må en avveining mellom enheten kompleksiteten og ytelsen oppfylles. Multifunksjonalitet av denne fordampning prosedyren kan også gjøre forskjellige studier som går utover dette arbeidet. Disse inkluderer effekten av lagtykkelse, dopant konsentrasjon, lag funksjonaliteten eller studere selv de iboende mobilities av nye lag. Fin kontroll over tallene for enkelt og co fordampet lag er også avgjørende siden for dannelsen av uniform filmer med kontrollert presis rasjoner.
Det anbefales at alle trinnene i denne protokollen er gjort i et kontrollert miljø, og enda viktigere for innkapsling, i en glovebox å unngå ambient relaterte degradering. Endelig er en integrere sfæren mest ønsket velkommen som gir for en mer detaljert elektrisk og optisk analyse. Med dette sinn, ble alle trinnene fra teoretisk introduksjon til produksjon og karakterisering av TADF-baserte OLED presentert i denne protokollen utheving alle disse forskjellige stadier slik at produksjonen av stabil enheter som, når innkapslet, kan vare for store tid.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker å erkjenne “Excilight prosjektet” som mottatt finansiering fra H2020-MSCA-ITN-2015/674990.
N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine | NPB | Sigma Aldrich | 556696 | Sublimed grade |
4,4′-Bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl | CBP | Sigma Aldrich | 699195 | Sublimed grade |
2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) | TPBi | Sigma Aldrich | 806781 | Sublimed grade |
Lithium Floride 99.995% | LiF | Sigma Aldrich | 669431 | |
Aluminum 99.999% | Al | Alfa Aesar | 14445 | |
Acetone 99.9% | Acetone | Sigma Aldrich | 439126 | |
Isopropyl alcohol 99.9 % | IPA | Sigma Aldrich | 675431 | |
Photoresist | DOW Electronic Materials | Microposit S1813 | ||
Developer | DOW Electronic Materials | Microposit 351 | ||
Hydrochloric acid 37% | HCl | Sigma Aldrich | 435570 | |
Nitric acid 70% | HNO3 | Sigma Aldrich | 258113 | |
Encapsulation resin | Delo | Kationbond GE680 | ||
Encapsulation square glass 15x15mm | Agar | AGL46s15-4& | ||
ITO | Naranjo Substrates | Custom made |