Yöntem makalesi

Çözelti ile İşlenmiş Cihaz İmalatı ile Organik Işık Yayan Diyotlardan Yararlanmak için Adım Adım Kılavuz Bir TADF Yayıcının İmalatı

DOI:

10.3791/68434

⸱

7 Kasım 2025

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

* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

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

Organik Işık Yayan Diyot (OLED) cihazları, daha düşük enerji tüketimiyle çevresel faydalar sağlarken, daha iyi kontrastla üstün görüntü kalitesi sunar. Burada, çözümle işlenmiş OLED cihaz üretimi için basit bir strateji sıralı bir şekilde sunulmaktadır.

Özet

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

Enerji tasarruflu ışık kaynaklarına olan talep, çevresel kaygılara ve iklim değişikliğine yönelik farkındalığın artması nedeniyle son dönemde önemli bir artışa tanık oldu. Organik Işık Yayan Diyotlar (OLED'ler) üstün görüntü kalitesi, enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik sunarak onları çevreye duyarlı tüketiciler ve azaltılmış karbon ayak izine dayalı endüstriler için ideal bir seçim haline getiriyor. Daha ince ve daha esnek OLED'ler akıllı telefonlar, televizyonlar, otomotiv ekranları ve giyilebilir cihazlar alanında devrim yarattı. Burada, bu yazıda, donör-alıcı bazlı bir yayıcının sentezinden başlayarak ve ardından saflaştırılmasından başlayarak verimli bir OLED cihazı üretilir. Organik sentez süreci kısaca açıklanmıştır. Saflaştırma için, önce ürün karışımı kolon kromatografisi ile saflaştırılır ve daha sonra yüksek saflıkta bir bileşik elde etmek için bir sıcaklık gradyanlı vakum süblimasyon kurulumu kullanılarak süblimleştirilir. Nihai hedef, ultra yüksek saflıkta yayıcılara ihtiyaç duyan çok katmanlı bir OLED cihazı yapmaktır. Verimli bir OLED yapmak hassasiyet ve uzmanlık gerektirir; Bu nedenle, ayrıntılı bir adım adım protokolün sergilenmesi bilim camiası için önemlidir. Burada, çözeltiyle işlenmiş OLED cihaz üretimiyle ilgili ayrıntılar dört adımda açıklanmaktadır (alt tabaka temizliği, katmanların döndürülerek kaplanması, katmanların termal buharlaşması ve cihaz performans ölçümü). İlk olarak, alt tabakaların iyi kurulmuş bir protokol kullanılarak temizlenmesi gerekir. Daha sonra, istenen malzemelerin gerekli kalınlığa kadar döndürülerek kaplanması ve termal olarak biriktirilmesiyle katmanlı mimari elde edilir. Termal buharlaştırma, entegre torpido gözü kurulumuna sahip yüksek vakumlu bir termal buharlaştırıcı kullanılarak yapılır. Son olarak, cihazın performansını elde etmek için ölçümler karanlık bir ortamda yapılmalıdır. Bu kapsamlı çalışma, cihaz üretimi hakkında derinlemesine bilgi sağlayacak ve daha fazla araştırmacıya bu dünyayı OLED'lerle dekore etme konusunda ilham verecek.

Giriş

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

Artan modernizasyonla birlikte enerji tüketim oranı da arttı ve bu da birçok enerji verimli kaynağın ortaya çıkmasını zorunlu kıldı. Çoğu zaman fark edilmese de aydınlatma, en çok güç tüketen alanlardan biridir. Birleşmiş Milletler Çevre Programı'nın (UNEP) 2017 yılında yayınladığı bir rapora göre1. Aydınlatma, küresel elektriğin %15-19'unu tüketiyor 1,2 ve dünyadaki sera gazlarının yaklaşık %5'ini yayıyor 1,3. Bu konu göz ardı edilirse, aydınlatma için elektrik tüketimi 2030yılına kadar kat kat artacak 1,4 ve küresel ısınma nedeniyle iklim değişikliğini önemli ölçüde etkileyecektir. Bu nedenle, enerji tasarruflu aydınlatma teknolojilerinin5 geliştirilmesi, sürdürülebilir bir çevre için büyük umut vaat etmektedir.

Organik ışık yayan diyot (OLED) cihazları, yüksek enerji verimliliği ile birlikte gelişmiş görüntü kalitesi sunarak ekran ve aydınlatma alanında bir devrim yarattı 6,7. Bunun dışında gerekli incelik, esneklik, yüksek kontrast ve geniş görüş açılarını da sunuyor. Tüm bu faydalar nedeniyle, akıllı telefonlar, televizyonlar, giyilebilir cihazlar ve otomotiv aydınlatma sistemleri dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda OLED malzemelerinin kullanımı giderek artmaktadır8. OLED'ler, yayıcı katmanlar olarak organik bileşikler kullanır ve deliklerin ve elektronlarınışınımsal rekombinasyonu üzerine ışık yayarlar 9,10,11. OLED cihazlarının gelişimi, üç nesil yayıcı malzeme12 ile ilerletilmiştir. Bunlardan ilki, teorik olarak %25'lik Dahili Kuantum verimliliğine (IQE) yol açan, yalnızca tekli eksitonları toplayabilen floresan malzemelerdir. İkinci nesil OLED'ler, verimli spin-yörünge eşleşmesi nedeniyle tüm tekli ve üçlü eksitonlara erişmek için fosforlu yayıcılar kullanır, tüm üçlü elektronlar da toplanabilir ve bu da %100 IQE 13,14'e yol açar. Ancak bu kompleksler iridyum (Ir) veya platin (Pt) gibi ağır metaller içerir ve bu da çevresel kaygılara ve maliyet sorunlarına yol açar. Daha sonra, termal olarak etkinleştirilen gecikmeli floresan (TADF) yayıcıları 15,16,17,18,19'dan oluşan üçüncü nesil OLED'ler gelir.

TADF molekülleri, üçlü ve tekli uyarılmış durumlar arasında küçük bir enerji boşluğu sergileyerek, termal enerji tarafından etkinleştirilen ters sistemler arası geçişi (RISC) mümkün kılar ve %10020'lik bir teorik IQE'ye ulaşır. Bir TADF molekülünün tasarlanması, bir çekirdek birimin yardımı olsun ya da olmasın, bir donör ve bir alıcı grubu bağlama stratejisini içerir. Uygun bir çekirdek, verici ve alıcı gruplar arasında verimli elektronik bağlantıyı destekler. Elektron bakımından zengin gruplar (örneğin, karbazol, fenoksazin, fenotiyazin, trifenilamin) genellikle donör olarak kullanılırken, elektron eksikliği olan gruplar (örneğin, triazin, oksadiazol, benzofenon veya siyano grupları) alıcı olarak işlev görür 21,22,23,24,25,26,27. TADF yayıcılar, Ters Sistemler Arası Geçişi (RISC)28 kolaylaştırmaya yardımcı olan küçük bir tekli-üçlü enerji boşluğuna (ΔEST) sahiptir. Burada, bu çalışmada, yeşil yayıcı bir OLED cihazı28 yapmak için daha fazla kullanılacak olan DA tipi bir TADF molekülü hazırlıyoruz.

Çok katmanlı OLED'ler, tek katmanlı cihazlara kıyasla performans ölçümlerini iyileştirerek OLED teknolojisini önemli ölçüde geliştirdi. Çok katmanlı bir OLED cihazı, her biri belirli bir işleve hizmet eden birkaç organik katman içerir29,30. Cihaz performansı, her katmanın malzemesi, kalınlığı ve konsantrasyonu değiştirilerek uyarlanabilir. Bu katmanların malzemeleri, en yüksek işgal edilen moleküler orbital (HOMO) ve en düşük boş moleküler orbital (LUMO) enerji seviyelerine göre seçilir. Bu organik katmanlar iki elektrot (katot ve anot) arasında sıkışmış halde kalır. Devreye bağlandıktan sonra elektronlar, yayıcı moleküllerin HOMO'sundan anot yoluyla voltaj kaynağına doğru akarak bir delik oluşturur. Voltaj kaynağı ise katot aracılığıyla molekülün LUMO'suna elektron sağlar. Bu zıt yükler cihaz boyunca hareket eder ve yayıcı katmanda yeniden birleşir ve eksitonların ışınımsal rekombinasyonu fotonlar yayar. Yayıcı katman malzemelerine ve bunların HOMO-LUMO enerji boşluğuna bağlı olarak, emisyon rengideğişebilir 29. Rekombinasyonun yayıcı tabakada (EML) gerçekleşmesi istenir; Bunun için optimize edilmiş bir cihaz yapısı gereklidir. Katmanlar ve kalınlıkları uygun şekilde optimize edilmezse, rekombinasyon kayabilir ve bu da cihaz performansının düşmesine neden olabilir.

Çok katmanlı cihaz imalatı, vakumlu termal biriktirme veya çözelti işleme yoluyla iki tipte olabilir. Burada, bu yazıda, çözelti ile işlenmiş yöntem (ilk üç katman için spin kaplamanın yapıldığı, ardından sonraki üç katmanın vakumla biriktirildiği) kullanılarak bir TADF yayıcısının cihaz imalatı için ayrıntılı bir yöntem sunulmaktadır. Çözümle işlenmiş cihaz üretim süreci, uygun maliyetli, yüksek düzeyde ölçeklenebilir ve çevresel açıdan sürdürülebilir olması nedeniyle daha fazla ilgi gördü. Ayrıca, malzeme israfı, vakumlu termal buharlaşmaya göre nispeten daha azdır. Çözeltiyle işlenmiş malzeme oda sıcaklığında biriktirilebilir, bu da onu uygun bir seçim haline getirerek esnek ve ısıya duyarlı alt tabakalar üzerinde üretime olanak tanır. Aslında, düşük termal stabiliteye sahip moleküller için cihaz ancak bu yöntemle yapılabilir. Ancak, imalattan önce dikkate alınması gereken birkaç nokta vardır. Yayıcının çözünürlüğü, stabilitesi ve filmin tekdüzeliği kontrol edilmelidir.

Burada, yeşil yayıcı bir OLED cihazı28 yapmak için daha fazla kullanılacak olan DA tipi bir TADF molekülü hazırladık. İlk olarak, TADF yayıcı 2BPy-oTC için sentez stratejisi kısaca tartışılmaktadır; Ayrıntılı tartışma, Grup28'imiz tarafından daha önceki makalede zaten rapor edilmiştir. Ayrıca, sentezlenen malzeme kolon kromatografisi ile saflaştırıldı ve yüksek saflıkta malzeme elde etmek için sıcaklık gradyanlı yüksek vakumlu süblimasyon kurulumu kullanılarak süblimleştirildi. Herhangi bir eser safsızlık cihazın performansını etkileyeceğinden, saflaştırma adımı son derece gereklidir. Daha sonra cihazın imalatı için indiyum kalay oksit (ITO) desenli cam yüzeyler alındı ve temizlendi. Alt tabakaların temizlenmesi çok önemlidir31. ITO kaplı alt tabakalar, sabun çözeltisi, ultra saf su ve organik çözücüler ile sonikasyon ve ardından ozon temizliği ile iyice temizlendi. Daha sonra, Delik Enjeksiyon Katmanı (HIL), ITO substratının (anot) üzerine döndürülerek kaplandı ve poli(3,4-etilendioksitiyofen) polistiren sülfonatın (yaygın olarak PEDOT: PSS olarak bilinir) polimerik katmanı HIL olarak alındı. Delik Taşıma Katmanı (HTL), HIL'in üzerine döndürülerek kaplandı. Bu katman, deliklerin yayıcı katmana doğru göçüne yardımcı olur. HTL olarak PEDOT: PSS'ye benzer HOMO enerji seviyesine sahip poli(9-vinilkarbazol) (PVK) kullanıldı. Ayrıca, Yayıcı katman (EML), HTL'nin üzerine döndürülerek kaplanmıştır. TADF bazlı cihazların çoğunda konsantrasyon söndürmesini önlemek için, yayıcı molekül bir konakçı matris içinde dağıtılır. Bu çalışmada, yeşil yayıcı 32,33,34 için iyi bilinen bir konakçı olan N,N′-Dikarbazolil-4,4′-bifenil (CBP) konakçıda ağırlıkça %10 2BPy-oTC alınmıştır. Daha sonra bu fabrikasyon substratlar termal buharlaştırıcıya yüklendi. Elektron Taşıma Katmanı (ETL) ve Elektron Enjeksiyon Katmanı (EIL), termal buharlaşma ile biriktirildi. Bu termal buharlaşma, yüksek vakum ortamında biriktirme hızının hassas kontrolünü gerektirir. 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriil)-tris(1-fenil-1 H-benzimidazol) (TPBi), elektronların EIL'den EML'ye aktarılmasına yardımcı olan ETL olarak biriktirildi ve 8-Hidroksikinolinolato-lityum (Liq), elektronları bir tünelleme etkisi yoluyla cihaz mimarisine enjekte eden EIL olarak kullanıldı. Son olarak, bir katot maskesi ile 100 nm alüminyum biriktirildi. Dolayısıyla, genel cihaz yapısı aşağıdaki gibidir - ITO/ PEDOT:PSS (30 nm)/ PVK (30 nm)/ CBP'de ağırlıkça %10 2BPy-oTCz (30 nm)/ TPBi (50 nm)/ Sıvı (2 nm)/ Al (100 nm).

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

Protokol

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

NOT: Cihazlar toza ve yabancı parçacıklara karşı çok hassastır; Her türlü kirlilik, yayıcının gerçek performansını değiştirebilir ve potansiyel olarak cihazda çalışmamaya veya kısa devrelere yol açabilir. Bu nedenle bunların temiz bir yerde azami önlemlerle yapılması gerekmektedir. Torpido gözü içindeki cihazların kontrollü bir nem ve oksijen ortamında hazırlanması tavsiye edilir (oksijen ve nem seviyesi 0.1 ppm).

1. Yayıcı sentetik stratejisi

  1. Literatür taraması yardımıyla donör-alıcı bazlı bir TADF molekülü için uygun bir tasarım bulun. Önerilen yapıyı teorik hesaplamalarla irdelemek; Gereksinimleri karşılıyorsa, senteze devam edin. Genel olarak molekülün ΔEST < 0.2 eV varsa TADF özelliği 35,36,37 gösterebilir.
    NOT: Bu çalışma için, yayıcı28 olarak 2BPy-oTCz molekülü alınmıştır. Burada, elektron bakımından zengin 3,6-di-tert-bütil-9H-karbazol (TC) elektron verici birim olarak işlev görürken, bağlı bir elektronegatif karbonil grubuna sahip fenil(piridin-2-il)metanon (2BPy) alıcı birim olarak işlev görür. Sentetik yol Şekil 1'de gösterilmiştir ve ayrıntılı karakterizasyonlar önceki bir yayında28 verilmiştir.

figure-protocol-1
Şekil 1: Yayıcı 2BPy-oTC için sentez işlemi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Yayıcının saflaştırılması

  1. Sentezlenen bileşiği kolon kromatografisi ile saflaştırın. Eluent olarak etil asetat/n-heksan karışımı kullanın.
  2. Sıcaklık gradyanlı yüksek vakumlu termal süblimasyon kurulumu kullanarak bileşiği süblimleştirerek yüksek saflıkta bir bileşik (%>99,9) elde edin. Bu, süblimleşme sıcaklıklarına bağlı olarak safsızlığı bileşikten ayırır.

3. Çözelti ile işlenmiş cihaz imalatı

NOT: Burada, bu yazıda, yayıcı 2BPy-oTC ile çözelti işlemli bir cihaz yapma adımları gösterilmektedir. Cihaz mimarisinin ve moleküler yapıların şematik görüntüsü Şekil 2'de verilmiştir.

figure-protocol-2
Şekil 2: Cihaz imalatında kullanılan moleküler katmanlar. (A) Tüm katmanların kalınlığını ve HOMO-LUMO enerji seviyelerini gösteren cihaz mimarisi. (B) PVK, CBP, Liq ve TPBi'nin moleküler yapısı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

  1. Yüzey temizliği
    1. İyi cihazlar yapmak için alt tabakaların iyice temizlenmesi gerekir. Desenli ITO cam yüzeyleri alın.
      NOT: Bu desenli ITO substratları farklı tiplerde olabilir; 2/4/6/8 piksel içerebilir ve piksellerin boyutu da değişebilir. Bu yazıda 6 piksel içeren alt tabakalar alınmış ve cihaz imalatından sonra 1 piksellik alan yaklaşık 4,5mm2'dir.
    2. Alt tabakaları temizlemek için bir alt tabaka tutucusunda saklayın. Daha sonra asetona (bir beher içinde) daldırın ve ultrasonik bir banyoda 10 dakika sonikasyon yapın (sıcaklığı 40 ° C civarında tutun).
    3. Substratları izopropil alkolde, ardından her biri 10 dakika boyunca sırayla %1 (h/h) Helmanex III sabun suyu, ultra saf su, aseton ve izopropil alkol içinde sonikleştirin. Sıcaklığı 40 °C civarında tutun ve alt tabakalardaki toz ve organik kalıntıları gidermek için uygun temizlik gerekir.
    4. Alt tabakaları çıkarın ve ardından bir nitrojen tabancasıyla kurutun. Bundan sonra, bir multimetre kullanarak iletkenliği kontrol ederek alt tabaka üzerindeki ITO tarafını belirleyin ve ardından bir UV ozon temizleyici kullanarak ITO yüzeyini temizleyin.
  2. HIL, HTL ve EML'nin spin kaplaması
    1. Delik enjeksiyon katmanını (HIL) ITO yüzeyinin üzerine döndürmek için, önce ticari olarak temin edilebilen PEDOT:PSS'yi 0,45 μm'lik bir PTFE (Politetrafloroetilen) şırınga filtresinden38 bir şişeye süzün. Alt tabakaların iletken üst yüzeyini filtrelenmiş PEDOT: PSS ile kaplayın.
    2. PEDOT:PSS su içerir; Torpido gözünün dışına kaplayın, aksi takdirde torpido gözünün içindeki nem seviyesi artacaktır.
      NOT: Bu çalışma için, 30 nm kalınlığındaki bir katman, 5000 rpm ve 2000 dönüş/s ivme, süre 60 s ile döndürülerek kaplandı. Bu HIL tabakasının kalınlığını ihtiyaca göre optimize edin.
    3. Kaplanmış alt tabakayı tavlama için yaklaşık 20 dakika boyunca 140 °C'de sıcak bir plaka üzerinde tutun. Islak bir bez veya tüy bırakmayan bir kağıt mendil kullanarak alt tabakanın kenarlarını ve altını silin. Tavlamadan sonra alt tabakaları torpido gözünün içine koyun.
    4. Torpido gözünün içinde, Delik Taşıma Katmanı (HTL) olarak 30 nm PVK'yı (klorobenzen içinde 10 mg/mL çözeltisi) döndürün, HIL39'un üzerine 4000 rpm ve 2000 dönüş/s ivme, süre 60s.
    5. Yine, tavlama için yaklaşık 20 dakika boyunca 140 °C'de sıcak bir plaka üzerinde tutun.
      NOT: Su ve klorobenzenin kaynama sıcaklıkları sırasıyla 100 °C ve 132 °C olduğundan, tavlama sıcaklığı bu kaynama sıcaklığı değerlerinin üzerinde olan 140 °C'de tutulmuştur.
    6. EML'yi döndürmek için, yayıcı gömülü ana bilgisayar çözeltisini 0,45 μm'lik bir PVDF şırınga filtresinden bir cam şişeye süzün. 3000 rpm ve 1500 dönüş/s ivme, süre 60 s olan 30 nm'lik bir katmanı döndürün.
      NOT: Bu çalışmada, CBP Host'ta ağırlıkça %10 2BPy-oTC EML olarak alınmıştır (1 mL Toluen içinde 9 mg konakçı ve 1 mg yayıcı).
      1. Yayıcının ağırlıkça %10'unu yapmak için, önce ayrı cam şişelerde hem emitörün hem de konağın tolueninde 10 mg/mL stok çözeltileri hazırlayın. Yayıcı şişeyi sonikleştirin ve homojen çözeltiler elde etmek için konakçı şişeyi 70 ° C'de ısıtın. Şimdi ağırlıkça %10'luk bir emitör çözümü elde etmek için host: emitter 9:1 oranında ekleyin.
    7. ITO desenli alt tabakanın kenarlarını ve altını toluen ile silin ve metalik bir alt tabaka tutucu üzerindeki termal buharlaştırıcıya aktarın (resim SI'ya eklenmiştir).
  3. Buharlaştırma odasının hazırlanması ve organik tabakaların buharlaştırılması.
    ETL, EIL ve katot katmanını vakumlu termal biriktirme ile biriktirin. Buharlaşma oranlarını ve süresini kontrol ederek katmanların gerekli kalınlığını biriktirin. Cihaz imalatını tamamlamak için 50 nm TPBi, 2 nm Sıvı ve 100 nm alüminyumu buharlaştırın.
    1. Evaporatörü ve soğutucuyu açın (su sirkülasyonu için).
    2. Termal buharlaşma için süblimleştirilmiş sınıf ETL, EIL ve Katot malzemelerini ilgili kuvars potalarda tutun.
      NOT: Bu çalışmada ETL olarak 2,2′,2"-(1,3,5-benzinetril)-tris(1-fenil-1 H-benzimidazol) (TPBi), EIL olarak 8-Hidroksikinolinolato-lityum (Liq) ve katot malzemesi olarak alüminyum alınmıştır. Şekil 3, farklı malzemelerin biriktirilmesi için termal buharlaştırıcıya maksimum 10 malzemenin yüklenebileceğini göstermektedir.
    3. Buharlaştırmaya başlamadan önce tüm sensörlerin kullanım ömürlerini kontrol edin. Alt tabakaları vakum odasına yerleştirdikten sonra kapıyı kilitleyin ve vakum pompasını açın. Vakuma ulaşması yaklaşık 1 saat sürecektir. Vakum 10-6 mbar'a ulaştığında buharlaştırma işlemini başlatın.
      NOT: Kristal ömürlerini kontrol edin; 80'in üzerinde olmalıdırlar, aksi takdirde sensör kristalini değiştirin. Vakuma ulaşmak için gereken süre pompanın kapasitesine göre değişebilir.
    4. Homojen biriktirmeyi sağlamak için alt tabaka plakasının düzlem içi dönüşünü başlatın.
    5. TPBi potasına giden gücü açarak TPBi potasını önceden ısıtın. Akım akışını kontrol ederek buharlaşma oranını kontrol edin. Hız 1-1,5 Å/s civarında sabitlendiğinde, biriktirme için deklanşörü açın.
    6. 50 nm TPBi'yi buharlaştırdıktan sonra, biriktirmeyi durdurmak için deklanşörü kapatın. Akım akışını azaltarak ısınmayı azaltın. Pota soğuyana kadar bekleyin.
    7. Benzer şekilde, EIL için, Liq potasına giden gücü açarak Liq potasını önceden ısıtın. Buharlaşma hızı 0,2 Å/s civarında sabitlendiğinde, biriktirme için deklanşörü açın.
    8. 2 nm Liq'i buharlaştırdıktan sonra, birikmeyi durdurmak için deklanşörü kapatın. Akım akışını azaltarak ısınmayı azaltın. Pota soğuyana kadar bekleyin.
    9. Alt tabaka plakasının dönüşünü kapatın.
    10. Her iki organik katman da biriktiğinden, alüminyumun (katot için) buharlaşma zamanı gelmiştir. Alüminyum biriktirmek için maskeyi değiştirin.
      NOT: Genel olarak, tüm kurulumlarda biri organik katmanları biriktirmek için, diğeri katot malzemelerini biriktirmek için olmak üzere iki farklı maske tutulur.
    11. Homojen biriktirme için alt tabaka plakasının dönüşünü açın ve 18 rpm'ye ayarlayın.
    12. Alüminyum teknenin gücünü açarak Alüminyum tekneyi önceden ısıtın. Buharlaşma hızı 2-3 Å/s civarında sabitlendiğinde, biriktirme için deklanşörü açın.
    13. 100 nm Al'yi buharlaştırdıktan sonra, biriktirmeyi durdurmak için deklanşörü kapatın. Akım akışını azaltarak ısınmayı azaltın. Tekne soğuyana kadar bekleyin. Sıcak alüminyumun parıltısı SI olarak verilmiştir.
    14. Döndürmeyi kapatın.
    15. Hazne içindeki parçacıkların çökmesi için 45-60 dakika bekleyin. Cihazları torpido gözünden evaporatörden çıkarın.
  4. Cihaz parametrelerinin ölçümü
    1. OLED ölçüm kurulumunu kalibre edin.
    2. Cihazı bir ölçüm kurulumunda tutun. Katot ve anot arasındaki bağlantıların doğru olduğundan emin olun.
    3. Bir kaynak ölçer ve bir multimetre yardımıyla karanlık bir ortamda voltajı 0,5 V'luk bir adım artışıyla 0'dan 20 V'a değiştirerek cihazın karakteristik grafiklerini ölçün. Sinyali algılamak için bir silikon foto dedektörü kullanın.
    4. Öte yandan, EL emisyonu elde etmek için, bir floresan spektrofotometre yardımıyla karanlık bir ortamda farklı voltajlarda lüminesansı ölçün. 300-800 nm emisyon penceresini seçin.
    5. OLED ölçüm yazılımı kullanılarak, bilinen piksel alanı, cihaz ile fotodetektör arasındaki mesafe ve fotodetektörün kazancı giriş değerleri ile doğru cihaz parametreleri elde edilebilir. Akım Yoğunluğu (J), Harici Kuantum Verimliliği (EQE), Işık Verimliliği (ƞP), Akım Verimliliği (ƞL) ve Parlaklık (L) hesaplanabilir.

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

Sonuçlar

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

Şekil 3A , termal buharlaştırıcı içindeki tüm potaların (veya teknelerin) düzenini ve ilgili konumlarında kullanılan malzemeleri göstermektedir. Kurulum 10 tekne içerir, bu da en fazla 10 farklı malzemenin yüklenebileceği anlamına gelir. Şekil 3B , altı sensörün tümünün konumunu göstermektedir. Bu Kuvars Kristal Mikro Terazi (QCM) sensörleri, buharlaşan katmanların gerçek kalınlık değerlerinin belirlenmesine yardımcı olur.

<...

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

Tartışma

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

Yukarıdaki prosedür, bir TADF molekülünün sentetik stratejisi, saflaştırma, çözeltiyle işlenmiş cihaz üretimi ve OLED'lerin karakterizasyonu için kapsamlı bir kılavuz görevi görür. OLED cihazı, yayıcı katmanın40 kolay çözelti işlemesi ile üretildi. Bu, düşük maliyet ve yayıcı katmandaki konağın ağırlık yüzdesinin kolay kontrolü ile sonuçlanır. Bu yöntem aynı zamanda cihazın kolay ölçeklenebilirliğine ve esnek alt tabakalara kolay entegrasyonun yanı sıra filmin kon...

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

Açıklamalar

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

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması açıklamamaktadır.

Teşekkürler

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

Başbakan Araştırma Bursu (PMRF), doktora bursu için SI ve SC tarafından şükürler olsun ki kabul edilmiştir. S.B. IISc-Institute of Eminence (IoE) Doktora Sonrası Bursu sayesinde. Üniversite Hibeler Komisyonu (UGC) ve Milli Eğitim Bakanlığı (MEB), doktora bursları için sırasıyla SHN ve NY tarafından kabul edilmektedir. PR, Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Konseyi'nin (CSIR) mali desteğini kabul eder [Hibe kodu - 01WS(031)/2023-24/EMR-II/ASPIRE].

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

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
13 mm X 0.22 μ m  PVDF şırınga filtresiBSB PharmaBSBPTF1345
13 mm X 0.45 μ m  PTFE şırınga filtresiBSB PharmaBSBPV1345
2,2′,2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-fenil-1H-benzimidazol) (TPBi)BLD İlaçBD234896Sublimed
8-Hidroksikinolinolato-lityum (Liq)BLD İlaçBD446731Sublimed
AsetonPurechemBu şekilde kullanılıyor
Alüminyum pellet Kurt J. LeskerEVMAL50EXQD%99.999 saf
KlorobenzenSpektrohem10342>99% Puriss AR
Hellmanex III sabun çözümüSigma - AldrichZ805939%1 (v/v) sabun çözeltisi kullandım
İzopropil alkolPurechemBu şekilde kullanılıyor
ITO desenli cam altlıkZhuhai Kaivo Optoelektronik Teknoloji A., Ltd.Madde no. 004-1520-SKLevha direnci< 17ohm/sq, boyut=15*20*1.1mm, Geçirimlilik>82%
N,N′-Dikarbazolil-4,4&prim;-bifenil (CBP)BLD İlaçBD21599Sublimed
PEDOT:PSSOssila (satın alındı)Clevios P VP AI 4083 
Poli(9-vinilkarbazol) (PVK)Sigma - Aldrich182605ortalama MW ~1.100.000, bu şekilde kullanılır
ToluenSpektrohem52035Spektroskopi Derecesi

Kaynaklar

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

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

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Solution Processed OLEDsSpin CoatingThermal EvaporationColumn ChromatographySubstrate CleaningElectroluminescent SpectrumExternal Quantum Efficiency

İlgili makaleler