Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Beyaz Fabrikasyon Exciplexes gelen Kararlı Emisyon ile elektrokimyasal Hücreleri Işık yayan

7.7K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/54628

⸱

15 Kasım 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

Bu makalede

Özet

Yazarlar, mavi yayan bir floren polimeri ile aromatik aminler arasında oluşan eksiplekslerden emisyonu kullanarak kararlı beyaz ışık yayan elektrokimyasal hücreler üretmek için bir yöntem sunmaktadır.

Özet

Yazarlar, (mavi floresan poli (9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diil) oluşan bir aktif tabaka olan bir polimer ışık yayan elektrokimyasal hücreler arasında kararlı bir beyaz ışık emisyonu (PLECS) imal edilmesi için bir yaklaşım mevcut PFD), ve π-konjüge trifenilamin molekülleri. Bu beyaz ışık emisyonu elektronik olarak uyarılmış eyaletlerde PFD ve aminler arasında oluşan exciplexes kaynaklanır. ', 4' 'PFD, 4,4 ihtiva eden bir cihaz - tris [2-naftil (fenil) amino] trifenilamin (2-TNATA), poli (etilen oksit) ve K 2 CF3 SO3 Uluslararası Komisyonu beyaz ışık yayılması gösterdi; de l'éclairage (CIE) (0.33, 0.43) koordinatlarını ve Renk Dönüşüm İndeksi (CRI) 3.5 V. Sabit voltaj ölçümleri uygulamalı bir gerilimde Ra = 73 CIE (0.27, 0.37), Ra koordinatları gösterdi 67 ve 5 V gerilim uygulanmasından hemen sonra görülen bir emisyon rengi hemen değişmeden ve sonra kararlı edildi300 san.

Giriş

Polimer ışık yayan elektrokimyasal hücrelerin (PLEC'ler) araştırılması ve geliştirilmesi son yıllarda genişlemiştir. 1-15 PLEC'ler, her ikisinin de yüzey yayan organik cihazlar olması ve gelecekteki aydınlatma uygulamalarına girmeleri beklenmesi bakımından organik ışık yayan diyotlara (OLED'ler) benzer. OLED'ler zaten piyasada, ancak maliyet hala yüksek, bunun bir nedeni OLED'lerin birden çok katmana sahip karmaşık bir cihaz yapısına ihtiyaç duymasıdır. Buna karşılık, PLEC'ler, bir çift elektrot arasında tek bir aktif katmandan (yayan katman) oluşan çok basit bir cihaz yapısına sahiptir. Bu, PLEC'lerin rulodan ruloya baskı ve kaplama gibi seri üretim süreçlerine uygun olduğu anlamına gelir.

Bir PLEC, floresan π-konjuge polimerden (FCP) oluşan aktif bir katmana sahiptir. FCP, bir polimer elektrolit (bir iyon ileten polimer ve bir tuz karışımı) ile elektrokimyasal olarak katkılanabilir. FCP, çalışma sırasında anot tarafında p katkılıdır ve katot tarafında n katkılıdır ve p ve n katkılı bölgeler arasında ışık yayan eksitonlar üretir. Bu nedenle, emisyon rengi, FCP'nin eksiton emisyon (=floresan) dalga boyunu yansıtır.

Kararlı beyaz ışık emisyonu, aydınlatma uygulamaları için önemlidir ve bunu başarmak için iki veya daha fazla yayıcı kullanan renk karıştırma teknikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. 10-14 Son zamanlarda, mavi-floresan poli (9,9-di-n-dodesilflorenil-2,7-diil) (PFD) ve π-konjuge aromatik aminler15 içeren aktif bir tabaka kullanarak kararlı beyaz ışık emisyonu elde etmek için farklı bir yaklaşım sunduk. Bu beyaz ışık emisyonu, uyarılmış durumlarda PFD ve amin molekülleri arasında oluşan eksiplekslerden gelir. Exciplex emisyonu, PDF ve/veya aminlerden gelen eksiton emisyonuna kıyasla daha geniş bir spektruma sahiptir ve bu da ona doğal ışığa yakın bir renk verir. Bu, aydınlatma uygulamaları için tercih edilen daha yüksek bir renksel geriverim indeksi (CRI) anlamına gelir.

Bu makalede yazarlar, exciplex tabanlı LEC'leri üretmek ve beyaz ışık emisyonlarının kararlılığını göstermek için kullanılan prosedürü açıklamaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Aktif Katman Çözümleri hazırlanması 1.

  1. Amin katkılı PFD cihazlar için etkin katman çözümü
    Not: PFD, 4,4 ', 4' '- tris [2-naftil (fenil) amino] trifenilamin (2-TNATA), 9,9-dimetil-N, N'-di (1-naftil) - N alınan, N 'difenil-9H-floren-2,7-diamin (DMFL-NPB), poli (etilen oksit) (PEO), kullanılmıştır. Potasyum triflorometansülfonat (K 2 CF3 SO3) kullanımdan önce 1 saat boyunca 200 ° C'de vakum altında kurutulmuştur.
    1. 1 amin oranı: PFD olan cihazlar için 0.25, PFD 10 mg ve kloroform, 1 ml, aromatik amin 2.5 mg çözülür ve 40 ° C'de 1 saat karışması sağlandı. 1 amin oranı: PFD sahip olanlar için 1, aromatik amin 10 mg kullanın.
    2. 1 ayrı ayrı, sikloheksanon 1 ml PEO 10 mg çözülür ve 60 ° C'de 1 saat karışması sağlandı ve potasyum trifluorometansülfonat 2.5 mg çözülür (KCF 3 SO3)sikloheksanon ml 40 ° C de 1 saat karıştırıldı.
    3. PEO çözeltisi 0.78 ml ve mikropipetler kullanarak PFD çözüm KCF 3 SO 3 solüsyonu 0.147 ml ekleyin. 40 ° C'de 4 saat karıştırılır solüsyonu ilave edin.
    4. kaplama dönmeye önce bir zar filtre kullanılarak karışık bir çözelti filtre.
  2. Katkısız PFD cihaz için etkin katman çözümü
    1. katkısız PFD cihaz için, kloroform, 1 ml PFD 10 mg çözülür ve 40 ° C 'de 1 saat süre ile karıştırıldı. 1.1.4 - aşağıdaki adımları 1.1.2 amin katkılı PFD için daha önce tarif edildiği gibidir.

LEC Cihazların 2. Fabrikasyon

NOT: LEC cihazların imalatı süreci Şekil 1'de özetlenmiştir.

  1. iyonu giderilmiş su, aseton ve 2-propanol, bir kullanarak, ardından seyreltik deterjan ile ultrasonik temiz desenli indiyum-kalay oksit (İTO), cam alt-tabakalar,Her adım için 3 dakika boyunca masaüstü ultrasonik banyo (38 kHz). Son olarak, bir N2 üfleyici ile çözücüyü çıkarın.
  2. Üreticinin protokolüne göre istifleme tedavi UV / O 3 ile 3 dakika boyunca UV / O 3 tabakaları işlemek. bir eldiven kutusu içinde, bir atıl atmosfer altında, aktif bir tabaka kaplama işlemini gerçekleştirin.
  3. spin kaplayıcı kafasına bir temizlenmiş substrat ayarlayın. bir mikropipet kullanarak etkin katman çözeltisi yaklaşık 100 ul koyun. aşağıdaki gibi alt tabakayı Spin: 800 rpm sn 60, daha sonra 10 saniye boyunca 1.000 rpm'de spin 3 saniye boyunca 1.000 rpm oranını artırmak. Aktif tabaka kalınlığı yaklaşık 150 nm olacak.
  4. torpido gözü gecede kaplı yüzeylerde kurutun.
  5. Uygun bir elektrot bağlantısı ve kapsülleme sağlamak için aşırı polimer siliniz.
  6. alüminyum birikimi için bir buharlaştırma tutucu alt tabakaları yerleştirin. Buharlaştırma odasında tutucusunu ve termal olarak bir alüminyum 100 nm katmanın3 mm alüminyum karşıt elektrodlar yerleştirilmesi için geniş açıklıklar olan bir paslanmaz çelik buharlaştırma maske aracılığıyla 0.4 nm / saniye arasında bir buharlaşma oranı, en.
  7. yerleştirme işlemi tamamlandığında, inert bir atmosfer altında, bir eldiven kutusu cihazları aktarın. bir dağıtıcı ile bir dikdörtgen şeklinde UV epoksi reçinesinin bir boncuk uygulanır. Bir cam kapak (15 mm x x 0.7 mm kalınlığında 12 mm) cihazı saklanması reçine (Şekil 1) yerleştirin.
  8. UV-LED ışık kaynağından reçinesi kullanılarak UV radyasyonu (: 6,000 mJ / cm2, dalga boyu 365 nm kümülatif doz) Cure.

3. Karakterizasyonu

  1. JVL ölçümleri
    Not: akım yoğunluğu (J) -voltage (V) -luminance (L) (JVL) özellikleri ve Commission Internationale de I 'Eclairage (CIE) koordinatları, bir DC gerilim akım kaynağı ekrana sahip bir spektral verilmedi detektörü kullanılarak ölçüldü. Ölçüm sistemi tarafından kontrol edilirveri toplama için özel bir kontrol yazılımı ile PC. Sistem şu üreticinin protokolü ayarlandı ve ölçümlerin siyah bir perde altında karanlıkta gerçekleştirildi.
    1. timsah klipler ile cihazın kişilere terminallerini bağlayın. Ölçüm sahnede cihazı yerleştirin.
    2. veri toplama için kontrol yazılımı çalıştırın. Sistem zaman içinde uygulanan voltaj ve akım kontrol eder ve bir fiber optik vasıtası ile spektrometreye emisyon spektrumları toplar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Elektro (EL) spektrumlan CIE koordinatları ve CRI değerleri (Şekil 2, 4, 5) hesaplamak için kullanılmıştır. Yayan cihazlar görselleri emisyon (Şekil 3) beyazlık doğrulamak için toplanmıştır.

Amin katkılı PFD cihazları ve katkısız PFD cihazın EL spektrumu aşağıda Şekil 2'de gösterilmektedir. Katkısız PFD cihazı PFD exciton emisyona karşılık gelir mavi yayılması gösterdi. Bu...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

LEC hidrofobik PFD ve aromatik aminler ve hidrofilik polietilen oksit ve KCF 3 SO3 içeren aktif bir tabakası vardır. Bu malzemeler çok farklı çözünürlüklere sahip olduğundan, döndürerek kaplama çözeltisinin dikkatli bir hazırlık eksik çözülme önlemek için önemlidir. Her bir birinci muntazam bir karışım oluşturmak üzere daha sonra çözeltiler, birlikte karıştırılır ve yeterli solvatlayıcı yeteneği ile çözücü maddeler içinde, ayrı ayrı ve tamamen yok edilmesi gerekir. exciton ve exciplex emisyonları D...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma kısmen Bilimsel Araştırma Hibe-in-Aid (No 24225003) tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma JX Nippon Oil & Energy Corporation tarafından mali destek verdi.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Poli(9,9-di-n-dodesilflorenil-2,7-diil) (PFD)Aldrich571660
4,4 ',4' '-Tris [2-naftil (fenil) amino] trifenilamin (2-TNATA)Aldrich768669
9,9-Dimetil-N, N' -di(1-naftil)-N,N' -difenil-9H-floren-2,7-diamin (DMFL-NPB)Aldrich
Poli(etilen oksit) (PEO)Aldrich182028
Potasyum tiriflorometansülfonat (KCF3SO3)Aldrich422843200 °C'de vakum altında kurutulur; 2  için C; Chloroform
Kanto Chemical Co.'08097-25susuz
SikloheksanonKanto Chemical Co.07555-00
SCAT 20-X (deterjan)Daiichi Kogyo Seiyakusu ile seyreltilmiş
AsetonKanto Chemical Co.01866-25Elektronik graj
2-propanolKanto Chemical Co.32439-75Elektronik grage
13 mm GD / X Tek Kullanımlık Filtre Cihazı PVDF Filtre Ortamı, Polipropilen MuhafazaWhatman6872-1304
UV / O < sub > 3 < / sub > Tedavi ÜnitesiSEN Lights Co.SSP16-110
Spektral Fotoğraf DedektörüOtsuka ElectronicsMCPD 9800
Gerilim Akım Kaynağı MonitörüADCMT6241A
Buharlaşma MaskesiTokyo Process Service Co., Ltd.NA: Buharlaşma maskesi, alüminyumun desenli biriktirilmesi için açıklıklar oluşturmak üzere ıslak aşındırıldı. Maskenin boyutu 100 mm x 100 mm x 0.2  mm kalınlığında.
yu kullanmadan önce hr

Kaynaklar

  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Polimer Işık Yayan Elektrokimyasal HücrelerBeyaz Işık EmisyonuEksiplex OluşumuPFD ve Amin KarışımıSpin Kaplama ProsedürüAlüminyum Elektrot BiriktirmeCIE Koordinatları ÖlçümüRenk Geri Verme İndeksiUV Ozon İşlemiGlove Box Kapsülleme
Beyaz Fabrikasyon Exciplexes gelen Kararlı Emisyon ile elektrokimyasal Hücreleri Işık yayan
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.