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Engineering

कार्बनिक Optoelectronic डिवाइस गिरावट परीक्षण के लिए एक 3d मुद्रित चैंबर

Published: August 10, 2018 doi: 10.3791/56925
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Engineering Physics, McMaster University, 2Department of Physics, Engineering Physics and Astronomy, Queen's University

Summary

यहां, हम डिजाइन, निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल मौजूद है, और एक सरल, बहुमुखी 3 डी मुद्रित और हवा के प्रति संवेदनशील कार्बनिक optoelectronic उपकरणों के ऑप्टिकल और बिजली के लक्षण वर्णन के लिए नियंत्रित वायुमंडलीय चैंबर के उपयोग ।

Abstract

इस पांडुलिपि में, हम कार्बनिक और perovskite optoelectronic उपकरणों के लिए एक छोटे, पोर्टेबल, आसान करने के लिए उपयोग वायुमंडलीय चैंबर के निर्माण की रूपरेखा, 3d मुद्रण का उपयोग कर । उपकरणों के इन प्रकार के रूप में नमी और ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील हैं, इस तरह के एक चैंबर निस्र्पक में शोधकर्ताओं सहायता कर सकते है इलेक्ट्रॉनिक और स्थिरता गुण । चैंबर (आर्द्रता, गैस परिचय, और तापमान सहित) नियंत्रित गुणों के साथ एक अस्थायी, पुन: प्रयोज्य, और स्थिर वातावरण के रूप में इस्तेमाल किया जा करने का इरादा है । यह हवा के प्रति संवेदनशील सामग्री की रक्षा या उंहें क्षरण अध्ययन के लिए एक नियंत्रित तरीके से संदूषणों को बेनकाब करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । चैंबर के गुणों को चिह्नित करने के लिए, हम एक सरल प्रक्रिया रूपरेखा के लिए जल वाष्प संचरण दर (WVTR) निर्धारित करने के सापेक्ष आर्द्रता का उपयोग कर के रूप में एक मानक आर्द्रता संवेदक द्वारा मापा. यह मानक संचालन प्रक्रिया, polylactic एसिड (पीएलए) के ५०% infill घनत्व का उपयोग कर, एक कक्ष है कि डिवाइस संपत्तियों के किसी भी महत्वपूर्ण नुकसान के बिना हफ्तों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है में परिणाम । बहुमुखी प्रतिभा और चैंबर के उपयोग में आसानी यह किसी भी लक्षणात्मक शर्त है कि एक कॉंपैक्ट नियंत्रित वातावरण की आवश्यकता के लिए अनुकूलित किया जा करने के लिए अनुमति देता है ।

Introduction

कार्बनिक और perovskite optoelectronic उपकरणों, सौर कोशिकाओं, और प्रकाश उत्सर्जक π पर आधारित डायोड-संयुग्मित semiconducting कार्बनिक अणुओं और organometal halides अनुसंधान के एक तेजी से बढ़ रही क्षेत्र हैं । कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (oleds) पहले से ही प्रकाश में एक प्रमुख तकनीकी तत्व है और1प्रदर्शित करता है, और कार्बनिक photovoltaics क्षमता है कि उंहें अमली सिलिकॉन के साथ प्रतिस्पर्धी बनाने के2प्राप्त करने के लिए शुरू कर दिया है । perovskite के हाल ही में तेजी से उन्नति-प्रकाश को अवशोषित और प्रकाश उत्सर्जक अनुप्रयोगों3,4,5 के लिए उपकरणों आधारित पता चलता है कि कम लागत, आसानी से प्रसंस्कृत उपकरणों को जल्द ही व्यापक मिल जाने की संभावना है परिनियोजन. हालांकि, इन प्रौद्योगिकियों के सभी वायुमंडलीय दूषित पदार्थों, विशेष रूप से नमी और ऑक्सीजन है, जो उनके प्रभावी जंमों6,7,8,9सीमा के लिए एक संवेदनशीलता से ग्रस्त हैं ।

इस तरह के सिस्टम का अध्ययन शोधकर्ताओं के लिए, यह एक अनुकूलनीय, आसान करने के लिए उपयोग करने के लिए उपयोगी हो सकता है, पोर्टेबल, और पुन: प्रयोज्य चैंबर ऐसी संवेदनशील सामग्री की रक्षा करने के लिए या उन्हें एक नियंत्रित तरीके से संदूषणों को बेनकाब करने के लिए10,11. हालांकि यह हवा के लक्षण वर्णन के लिए एक glovebox का उपयोग करने के लिए संभव है संवेदनशील उपकरणों, इन बड़े, महंगी, और निश्चित स्थान, निष्क्रिय वातावरण लक्षण वर्णन है कि आवश्यक हो सकता है की व्यापक रेंज के साथ असंगत हो सकता है । एक पोर्टेबल विकल्प प्रदान करने के लिए, रीज़ एट अल । 10 एक छोटे से धातु के आधार पर एक मानक वैक्यूम निकला हुआ किनारा कार्बनिक उपकरणों के विद्युत और ऑप्टिकल लक्षण वर्णन के लिए उपयुक्त चैंबर का प्रस्ताव । हम इस डिजाइन अनुकूलित किया है, यह सस्ता और अधिक बहुमुखी 3 डी का उपयोग करके कक्ष घटकों का उत्पादन मुद्रण । 3d मुद्रण का उपयोग, बजाय मशीनिंग, तेजी से, लागत प्रभावी समायोजन के लिए अनुमति देता है नमूना या पर्यावरणीय आवश्यकताओं को बदलने जबकि बुनियादी डिजाइन की उपयोगिता को बनाए रखने । इस योगदान में, हम इस प्रक्रिया को रेखांकित इस तरह के एक चैंबर बनाने के लिए, और इसका इस्तेमाल एक कार्बनिक डायोड डिवाइस के वर्तमान वोल्टेज विशेषताओं को निकालने के लिए.

कार्बनिक और perovskite उपकरणों का एक अच्छा encapsulation के WVTRs होना चाहिए 10-3 -10-6 जी/एम2/day लंबी अवधि के लिए डिवाइस स्थिरता12,13, कार्बनिक डिवाइस में थोड़ा पानी प्रवेश सुनिश्चित करने के लिए भी बहुत कठोर शर्तें । के रूप में इस चैंबर के लिए एक दीर्घकालिक भंडारण या encapsulation विधि के बजाय परीक्षण प्रयोजनों के लिए एक नियंत्रित वातावरण बनाया है, एक प्रभावी चैंबर के लिए आवश्यकताओं के रूप में सख्त नहीं हैं । चैंबर के लिए एक उचित समय सीमा के भीतर डिवाइस संपत्तियों को बनाए रखने के लिए लक्षणीय प्रयोगों प्रदर्शन करने में सक्षम होना चाहिए । एक चैंबर में पीएलए परिणामों का उपयोग कर के मानक संचालन प्रक्रिया है जो कई दिनों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है या एक शामिल गैस प्रवाह के साथ भी हफ्तों, डिवाइस संपत्तियों का एक महत्वपूर्ण नुकसान के बिना ।

सामग्री, या यहां तक कि आकार और चैंबर शरीर के आकार में परिवर्तन काफी हवा से संदूषणों के चैंबर में प्रवेश को प्रभावित कर सकते हैं । इसलिए, नमी और ऑक्सीजन के प्रवेश के लिए सावधानी से प्रत्येक डिजाइन चैंबर की प्रभावकारिता निर्धारित करने के लिए निगरानी की जरूरत है । हम, इसके अतिरिक्त चैंबर के निर्माण के लिए, चैंबर के WVTR निर्धारित करने के लिए एक सरल प्रक्रिया रूपरेखा, एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नमी संवेदक का उपयोग कर, प्रयोग के लिए चैंबर के उपयोग के लिए एक समय सीमा स्थापित करने के लिए.

इस तरह के एक सरल, अभी तक बहुमुखी चैंबर प्रयोगों के कई प्रकार के लिए अनुमति देता है प्रदर्शन किया जाएगा । वे विद्युत feedthrough बंदरगाहों और खिड़की के माध्यम से विद्युत और ऑप्टिकल characterizations के लिए उपयुक्त, glovebox बाहर निष्क्रिय वातावरण वातावरण के रूप में कार्य कर सकते हैं । उनकी पोर्टेबिलिटी की अनुमति देता है उंहें प्रयोगशाला के बाहर मानक बिजली के लक्षण वर्णन उपकरणों के साथ इस्तेमाल किया जा करने के लिए जहां वे निर्मित किया गया है, जो14 विश्वसनीयता के लिए राउंड रोबिन परीक्षण में उपयोगी है या डिवाइस की प्रमाणित माप प्राप्त करने के लिए प्रदर्शन15. इन मंडलों को भी विशेष रूप से नियंत्रित क्षरण परीक्षण के लिए संदूषणों की शुरूआत के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए उपयोगी हैं, सरल संशोधनों के साथ । 3d प्रिंटिंग का उपयोग डिवाइस लेआउट, आकारों, या परीक्षण आवश्यकताओं को बदलने के लिए एक महत्वपूर्ण, तेजी से अनुकूलन की अनुमति देता है ।

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Protocol

1.3 डी प्रिंट चैंबर भागों

नोट: सभी प्रिंटर तैयारी, "स्लाइसर" सॉफ़्टवेयर सेटिंग्स, और मुद्रण पैरामीटर सामग्री की तालिकामें इंगित प्रिंटर के लिए विशिष्ट थे । वहां 3 डी प्रिंटर, तैयारी कदम और इष्टतम मापदंडों के अपने स्वयं के सेट के साथ प्रत्येक की एक विस्तृत सरणी है । वहां भी है रंग की एक विस्तृत सरणी के लिए संभव बहुलक रेशा मुद्रित भागों के लिए इस्तेमाल किया । यह प्रत्येक भाग के लिए एक ही प्लास्टिक का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है ।

  1. इच्छित कक्ष कॉंफ़िगरेशन पर आधारित संगत. stl फ़ाइलों का चयन करें ।
    नोट: इन विन्यास 1 चित्रामें विस्तृत कर रहे हैं, एक पूरा चैंबर विन्यास के एक विस्फोट दृश्य के साथ साथ.
  2. . stl फ़ाइलों को. gcode फ़ाइलों में कनवर्ट करने के लिए टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर सेट करें जिसे प्रिंटर पढ़ा जाएगा ।
    1. सामग्री की तालिकामें सूचीबद्ध टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर डाउनलोड करें ।
    2. अंय के लिए नेविगेट और प्रिंटर उपयोग में ढूंढें द्वारा उपयोग में प्रिंटर का चयन करें ।
    3. नेविगेट करने के लिए सेटिंग्स > प्रिंटर > प्रिंटर प्रबंधित करें > मशीन सेटिंग्स और चित्र 2में दिखाए गए अनुसार सेटिंग्स बदलें ।
  3. टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर के साथ उपयोगकर्ता-वांछित मापदंडों के साथ. gcode फ़ाइल के लिए. stl फ़ाइल कन्वर्ट ।
  4. कंवर्ट. gcode फ़ाइल एसडी कार्ड के लिए सहेजें और इसे 3 डी प्रिंटर में डालें ।
  5. उपयोग के लिए 3d प्रिंटर तैयार करें ।
    1. ब्लू मास्किंग टेप के साथ मुद्रण बिस्तर कवर । सुनिश्चित करें कि सतह पर क्रेडिट कार्ड-प्रकार ऑब्जेक्ट चलाकर कोई rips, हवाई बुलबुले या असमान सतहों नहीं हैं ।
    2. यदि आवश्यक हो तो प्रिंटर बिस्तर स्तर । विधि प्रति प्रिंटर भिंन है और शोध किया जा सकता है ।
  6. नेविगेट करने के लिए 3 डी प्रिंटर प्रदर्शन पर एसडी कार्ड से प्रिंट और वांछित फ़ाइल का चयन करें ।
    नोट: प्रिंटर, पहली बार में, अपने बिस्तर और नोक गर्मी, और फिर प्रिंट शुरू हो जाएगा ।
  7. प्रत्येक भाग के लिए मुद्रित किया जा करने के लिए चरण १.३-१.६ दोहराएँ ।

Figure 1
चित्रा 1: परीक्षण चैंबर के एक विस्फोट दृश्य के साथ एक विन्यास तालिका. (a) यह तालिका विभिन्न चैंबर कॉन्फ़िगरेशन के लिए. stl फ़ाइलें दिखाता है । पंक्तियों प्रत्येक चैंबर भाग पर रूपांतरों के 3 डी प्रदान की गई योजनाबद्ध दिखाने के लिए मुद्रित किया जाना है । स्तंभ किसी एकल कक्ष को पूर्ण करने के लिए आवश्यक भागों को दिखाते हैं. ध्यान दें कि एक चैंबर या तो एक नीचे चैंबर या गैस बंदरगाहों, नहीं दोनों के साथ एक नीचे चैंबर होगा । (ख) इस पैनल के एक 4 पिक्सेल IV परीक्षण विंयास के लिए एक मुद्रित चैंबर के एक विस्फोट सीएडी दृश्य दिखाता है । ध्यान दें कि O-अंगूठी, कार्बनिक डिवाइस, और KF50-केंद्रित गैसकेट 3 डी मुद्रित नहीं कर रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2:3 डी प्रिंटर सेटिंग्स । यह कक्ष के लिए 3 डी मुद्रित भागों का उत्पादन करने के लिए टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर में आवश्यक मशीन सेटिंग्स का एक स्क्रीनशॉट है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

2. शीर्ष चैंबर विधानसभा

  1. शीर्ष कक्ष में थ्रेडेड सम्मिलन जोड़ें (थ्रेडेड सम्मिलन लागू करने के बारे में जानकारी के लिए चित्र बी . सी देखें).
    1. ड्रिल 4 व्यास में ०.४०४ सेमी के दोहन छेद (आकार 21 इंपीरियल) मुद्रित शीर्ष कक्ष के नीचे में 4 पायलट छेद में ०.३९७ सेमी (5/32 में) की एक गहराई करने के लिए ( चित्र 1aदेखें) ।
    2. एक #4-४० धागा आकार (व्यास में ०.२४८ सेमी) के साथ एक पीतल पतला लड़ी पिरोया डालने छोटे व्यास नीचे का सामना करना पड़ के साथ छेद में प्लेस ।
    3. एक टांका लगाने का लोहा चालू करें । जब लगभग ३३०-३५० ° c के लिए गरम, लड़ी पिरोया डालने के लिए टांका लोहे टिप प्रेस और डालने के रूप में नाममात्र का दबाव लागू तपता प्लास्टिक यह तैयार छेद में स्लाइड करने के लिए अनुमति देते हैं । दबाव लागू रखें (डालने सुनिश्चित करने के सीधे नीचे बढ़ रहा है) जब तक डालने का शीर्ष चेहरा और शीर्ष चैंबर के नीचे चेहरा है के बारे में 1 मिमी के अलावा ।
    4. हल्के से डालने के शीर्ष चेहरे के खिलाफ एक straightedge के किनारे प्रेस, जबकि प्लास्टिक अभी भी यह सुनिश्चित करने के शीर्ष चैंबर के नीचे चेहरे के साथ फ्लश है गर्म है । अनुमति प्लास्टिक जारी रखने से पहले शांत करने के लिए 1 मिनट ।
    5. डालने की अंगूठी पर बनाए रखने और जांच करने के लिए अगर छेद लाइन को देखने के द्वारा आवेषण के संरेखण सुनिश्चित करें । चित्र 3सी देखें ।
    6. सभी 4 आवेषण के लिए चरण 2.1.2-2.1.5 की प्रक्रिया को दोहराएँ ।
  2. डालें और ऊपरी चैंबर के नीचे में परिपत्र नाली में आकार-११६ butyl O-अंगूठी दबाएँ.
  3. ओ के शीर्ष पर कार्बनिक डिवाइस प्लेस-अंगूठी (2 संभव पिक्सेल पैटर्न के विवरण के लिए चित्रा 4 देखें) ।
    नोट: एक एकल कार्बनिक डिवाइस स्वतंत्र रूप से मापा जा सकता है कि व्यक्तिगत डायोड के एक नंबर से बनाया जा सकता है. इंहें "पिक्सेल" के रूप में संदर्भित किया जाता है । चित्रा 4 में पैटर्न कार्बनिक डिवाइस के उंमुखीकरण का प्रतिनिधित्व के रूप में यह शीर्ष कक्ष में रखा जाना चाहिए । चैंबर के पक्ष में पायदान कार्बनिक डिवाइस (4 पिक्सेल) या कार्बनिक डिवाइस (6 पिक्सेल) के नीचे ( चित्रा 4में पैटर्न पर अभिविंयास के निशान के सापेक्ष) के बाईं ओर होना चाहिए ।
  4. एक glovebox वातावरण में, चार 4-40 धागा शिकंजा पंगा लेना द्वारा शीर्ष चैंबर के लिए बनाए रखने की अंगूठी जकड़ना (०.२४८ व्यास में सेमी, ०.४७८ सेमी लंबाई में) पिरोया आवेषण में बनाए रखने की अंगूठी के माध्यम से । बनाए रखने की अंगूठी और ओ-अंगूठी के बीच डिवाइस दबाएँ । चरम देखभाल शिकंजा संवर्द्धित पंगा लेना द्वारा डिवाइस दरार नहीं है, एक-आठवें बारी के चारों ओर एक गुजर रहा है ।
    नोट: एक पर्याप्त मुहर गारंटी करने के लिए, कि O-अंगूठी डिवाइस के खिलाफ सभी चारों ओर एक 15-25% संपीड़न के साथ दबाया जाता है की जाँच करें ।

Figure 3
चित्रा 3: शीर्ष चैंबर के कोडांतरण । (क) इस पैनल के एक जुदा 4 पिक्सेल शीर्ष चैंबर से पता चलता है । (ख) इस पैनल के एक टांका लोहे का उपयोग कर शीर्ष चैंबर में लड़ी पिरोया आवेषण के आवेदन से पता चलता है । (ग) यह पैनल आंशिक रूप से इकट्ठा शीर्ष चैंबर शीर्ष चैंबर को बनाए रखने की अंगूठी के संरेखण दिखा घटकों को दर्शाता है (ध्यान दें कि ओ-अंगूठी और शिकंजा स्पष्टता के लिए नहीं दिखाया गया है) । पीएलए प्लास्टिक के विभिंन रंगों के विभिंन भागों की छपाई के लिए इस्तेमाल किया गया; चैंबर के प्रदर्शन पर इनका कोई असर नहीं है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: एक पिन लेआउट के लिए संभव डिवाइस पिक्सेल पैटर्न. इन पैनलों कार्बनिक सौर सेल या प्रकाश उत्सर्जक डायोड डिवाइस (ए) एक 4 पिक्सेल और (ख) एक 6 पिक्सेल IV परीक्षण चैंबर विन्यास के लिए संपर्क पिन पदों के लिए नामित करने के लिए इस्तेमाल के लेआउट दिखाने. प्रत्येक पिक्सेल कक्ष में उनके सही प्लेसमेंट के लिए ओरिएंटेशन मार्क्स (हरे तारे) के संदर्भ में गिने जाते हैं । काले और लाल हलकों कैथोड और anode संपर्कों (यानी, पिन पदों), क्रमशः प्रतिनिधित्व करते हैं । ध्यान दें कि 6 पिक्सेल विंयास के लिए, शीर्ष दो पिक्सल के शीर्ष कक्ष में खोलने से नकाबपोश है और केवल चार पिक्सल के रूप में गिने नहीं है रोशनी या उत्सर्जन की स्थिति के तहत परीक्षण किया जा सकता है । (ग) यह पैनल अपने पिन पदों के साथ 6 पिक्सेल नीचे चैंबर के सापेक्ष एक 6 पिक्सेल डिवाइस के उंमुखीकरण दर्शाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

  1. ≥ 24 एच के लिए एक glovebox वातावरण में इकट्ठे शीर्ष चैंबर छोड़ किसी भी नमी चैंबर द्वारा अवशोषित करने के लिए सामग्री से बचने के लिए अनुमति देते हैं । प्रतीक्षा करते समय चरण 3 से जारी रखें ।

3. नीचे चैंबर विधानसभा

नोट: गैस प्रवाह बंदरगाहों के साथ एक नीचे चैंबर के साथ एक विन्यास की जरूरत है, तो केवल चरण ३.१ का पालन करें ।

  1. पुश जोड़ने के लिए गैस के प्रवाह बंदरगाहों के साथ नीचे चैंबर के लिए एक निष्क्रिय गैस के प्रवाह के लिए वायवीय connectors कनेक्ट ( चित्रा 5देखें) ।
    1. एक 1/8 में आकार का उपयोग कर राष्ट्रीय पाइप धागे (एनपीटी) एक हाथ टी-रिंच के साथ नल, गैस के प्रवाह बंदरगाहों के साथ नीचे चैंबर के पक्ष में स्थित दोनों छेद नल । सुनिश्चित करना है कि छेद का उपयोग किया जा करने के लिए खड़ी है और चैंबर सुरक्षित जगह में आयोजित किया जाता है, छेद में नल जगह है ।
    2. नल से जुड़ी टी-रिंच का उपयोग करना, धीरे से रिंच दक्षिणावर्त मोड़, सुनिश्चित करना है कि नल ऊर्ध्वाधर रहता है और धागे के रूप में गठन कर रहे हैं छेद के साथ लाइन में खड़ा है । हर 5 बदल जाता है, रिंच काउंटर मोड़ एक पूर्ण मोड़, और फिर मोड़ एक और 5 बदल जाता है, जब तक एक धागा छेद के नीचे करने के लिए काट रहा है दोहरा ।
    3. 2-वायवीय पुश-to-कनेक्ट कनेक्टर्स टेप काउंटर लपेटन-धागे के आसपास दक्षिणावर्त (जब ऊपर से फिटिंग देखने के रूप में यह में बँधा हुआ है) 2x के आसपास Teflon टेप लपेटें ।
      नोट: अधिक जानकारी के लिए, कृपया एक ' मशीन दोहन गाइडबुक को देखें ।
    4. टेप छेद में वायवीय connectors पेंच, एक रिंच का उपयोग करने के लिए उंहें कस । ध्यान रखना नहीं कस और प्लास्टिक दरार ।
    5. बैठे फिटिंग के आसपास कम दबाव epoxy लागू करें । पन्नी के एक टुकड़े पर, एक popsicle छड़ी का उपयोग करने के लिए 2 मिश्रण-1 हिस्सा कठोर (दोनों शामिल हैं) के साथ-भाग बेस राल । इस मिश्रण epoxy है ।
    6. एक दंर्तखोदनी का प्रयोग, में और गैस के प्रवाह बंदरगाहों और फिटिंग के साथ नीचे चैंबर के बीच अंतरिक्ष के आसपास epoxy की एक परत लागू होते हैं । epoxy के लिए 1-2 एच के लिए बैठने की अनुमति दें राल के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर कठोर । एक पूर्ण इलाज के लिए, epoxy 25 डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए आराम करने के लिए अनुमति देते हैं । सेट राल सफेद और ठोस जब दबाया है कि यह सुनिश्चित करें.
      चेतावनी: epoxy सख्त और epoxy राल कारण जलता है और आंखों और त्वचा की जलन । Epoxy एक एलर्जी त्वचा या श्वसन प्रतिक्रिया का कारण हो सकता है । यह श्वसन तंत्र जलन पैदा कर सकता है । निगल या त्वचा के माध्यम से अवशोषित अगर यह हानिकारक हो सकता है । पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करें और त्वचा और कपड़ों के साथ किसी भी संपर्क से बचें । वाष्प में सांस न लें । आंख संरक्षण और दस्ताने पहनें जब epoxy हैंडलिंग ।
    7. Teflon टयूबिंग के 2 सेमी टुकड़े के साथ मैन्युअल रूप से संचालित पुश-टू-कनेक्ट वाल्व के साथ वायवीय पुश-कनेक्ट कनेक्टर्स कनेक्ट करें । टयूबिंग का व्यास मैच है कि जो पुश करने वाली कनेक्ट कनेक्टर इस्तेमाल की आवश्यकता है चाहिए ।

Figure 5
चित्रा 5: गैस बंदरगाहों के साथ एक इकट्ठे चैंबर । इस पैनल गैस बंदरगाहों के साथ एक नीचे चैंबर सहित एक पूरी तरह से इकट्ठे चैंबर से पता चलता है । चैंबर में उपलब्ध छेद में एम्बेडेड गैस बंदरगाहों को पुश करने के लिए गैस की शुरूआत को नियंत्रित करने के लिए गैस प्रवाह नियंत्रण वाल्व के साथ टयूबिंग के लिए संलग्न कर रहे हैं । ध्यान दें कि संपर्क पिन स्पष्टता के लिए छोड़ा जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

  1. एक मौजूदा वोल्टेज (IV) माप के लिए नीचे चैंबर के लिए बिजली के संपर्क पिन जोड़ें ( चित्रा 6देखें).
    1. एक मिलाप कप के महिला अंत में एक पोगो पिन के संकीर्ण अंत के 6-7 मिमी डालें. इन 2 भागों का संयोजन एक संपर्क पिन के रूप में जाना जाता है । टांका मदद हाथ का उपयोग, क्षैतिज संपर्क पिन के दोनों भागों निलंबित.
    2. टांका लगाने का लोहा चालू करें । जब लगभग ३३०-३५० डिग्री सेल्सियस के लिए गर्म, पोगो पिन और मिलाप कप के बीच कनेक्शन क्षेत्र के लिए लोहे को छूने ।
    3. हालांकि अभी भी क्षेत्र के लिए लोहे को छूने, कनेक्शन क्षेत्र के लिए मिलाप दबाएँ । यदि यह काफी गर्म है, मिलाप पिघल जाएगा । सुनिश्चित करें कि मिलाप की एक पतली परत दो भागों संपर्क पिन के बाहरी चारों ओर सभी तरह के बीच क्षेत्र को कवर है । सुनिश्चित मिलाप कोई धक्कों के साथ चिकनी है । चित्रा घमण्डदेखें ।
    4. नीचे चैंबर के नीचे में छेद के 1 में संपर्क पिन स्लाइड । संपर्क पिन स्लाइड ताकि मिलाप कप अंत के २.२ सेमी नीचे चैंबर के नीचे से फैला हुआ है.
      नोट: मिलाप कप नीचे चैंबर के नीचे रहना चाहिए, जबकि पोगो पिन नीचे चैंबर के अंदर की ओर होना चाहिए.
    5. सील के लिए, जहां संपर्क पिन कम दबाव epoxy वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त के साथ प्लास्टिक में डाला गया था क्षेत्र को कवर । पंनी का एक टुकड़ा पर, एक popsicle छड़ी का उपयोग करने के लिए 2 मिश्रण 1 के साथ भाग राल-हिस्सा कठोर जब तक मिश्रण वर्दी प्रकट होता है ।
    6. एक दंर्तखोदनी का प्रयोग, संपर्क पिन और छेद के आसपास epoxy लागू करने के लिए हवाई प्रवेश की संभावना को खत्म । राल के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर कठोर करने के लिए 1-2 एच की अनुमति दें । एक पूर्ण इलाज के लिए, epoxy 25 डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए आराम करने के लिए अनुमति देते हैं । सेट राल सफेद और ठोस जब दबाया है कि यह सुनिश्चित करें.
      चेतावनी: epoxy सख्त और epoxy राल कारण जलता है और आंखों और त्वचा की जलन । Epoxy एक एलर्जी त्वचा या श्वसन प्रतिक्रिया का कारण हो सकता है । यह श्वसन तंत्र जलन पैदा कर सकता है । निगल या त्वचा के माध्यम से अवशोषित अगर यह हानिकारक हो सकता है । पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करें और त्वचा और कपड़ों के साथ किसी भी संपर्क से बचें । वाष्प में सांस न लें । आंख संरक्षण और दस्ताने पहनें जब epoxy हैंडलिंग ।
    7. दोहराएँ चरण 3.2.1-3.2.6 छेद को भरने के लिए नीचे चैंबर के लिए संपर्क पिन की सही संख्या जोड़ने के लिए.
  2. एक glovebox वातावरण में इकट्ठे नीचे चैंबर प्लेस और यह कम से कम 24 घंटे के लिए छोड़ दें ।
    नोट: यह किसी भी नमी चैंबर द्वारा अवशोषित करने के लिए सामग्री से बचने की अनुमति है ।

Figure 6
चित्रा 6: एक पूरा, नीचे चैंबर इकट्ठे हुए । (क) इस पैनल से संपर्क पिन के साथ एक 4 पिक्सेल IV परीक्षण विंयास के लिए एक इकट्ठे नीचे चैंबर से पता चलता है कम दबाव का उपयोग कर बैठे वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त epoxy । ब्राउन ओ-अंगूठी (KF50)-केंद्रित अंगूठी गैसकेट शीर्ष चैंबर के साथ एक तंग फिटिंग सुनिश्चित करने के लिए प्रयोग किया जाता है । (ख) इस पैनल टांका लगाने के बाद एक मिलाप कप और पोगो पिन से पता चलता है । (ग) इस पैनल के सेट epoxy के करीब से पता चलता है, नीचे चैंबर छेद में संपर्क पिन के सही बैठने दिखा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

4. अंतिम विधानसभा

नोट: इस विधानसभा के लिए एक glovebox वातावरण के भीतर किया जा रहा है दोनों के बाद इकट्ठे ऊपर और नीचे चैंबर ≥ 24 ज के लिए glovebox के अंदर गया है ।

  1. एक KF50 संलग्न नीचे चैंबर के लिए केंद्र पाल बांधने की रस्सी, के रूप में चित्रा 6में दिखाया गया है ।
  2. ऊपर की ओर का सामना करना पड़ ऊपर चैंबर के सुचारू पक्ष के साथ नीचे चैंबर पर शीर्ष चैंबर प्लेस, और कार्बनिक डिवाइस के साथ उचित संपर्क सुनिश्चित करने के लिए दोनों चैंबर भागों पर पायदान संरेखित करें । पूरे चैंबर के एक विस्फोट दृश्य के लिए चित्रा 1 देखें ।
  3. KF50 क्लैंप का उपयोग कर एक साथ 2 चैंबर भागों को सुरक्षित.
    1. दबाना पर wingnut और जगह संयुक्त नीचे चैंबर और शीर्ष चैंबर के किनारे के चारों ओर दबाना ।
    2. एक स्पष्ट प्रतिनिधित्व के लिए चित्रा 7 का इनसेट प्रयोग, wingnut मोड़ के रूप में दूर के रूप में यह बोल्ट जकड़ना करने के लिए जा सकते हैं, 2 आधे कक्षों के चारों ओर एक तंग सील सुनिश्चित करने । पूर्ण कक्ष glovebox में जब तक कि सॉफ़्टवेयर के रूप में चरण 5 में विस्तृत कॉंफ़िगर किया गया है छोड़ दें ।

Figure 7
चित्रा 7: एक इकट्ठे, पूरा परीक्षण चैंबर । (क) यह पैनल एक KF50 कास्ट दबाना नीचे और ऊपर चैंबर के बीच एक तंग फिट सुनिश्चित करने के साथ एक पूरी तरह से इकट्ठे 4 पिक्सेल चतुर्थ परीक्षण कक्ष से पता चलता है । इनसेट KF50 क्लैंप का एक और कोण अधिकतम जकड़न स्थिति में बंद दिखा । (ख) इस पैनल को बनाए रखने की अंगूठी के साथ 4 पिक्सेल शीर्ष कक्ष के एक विधानसभा से पता चलता है (ध्यान दें कि ओ-अंगूठी पहले से ही शीर्ष कक्ष में घुड़सवार है) । अंय चैंबर विंयास उसी तरह इकट्ठे हुए हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

5. डिवाइस पर व्यक्तिगत पिक्सेल का संचालन IV माप

नोट: यह अनुभाग विवरण प्रक्रिया प्रतिनिधि परिणाममें दिखाया गया डेटा जनरेट करने के लिए उपयोग किया जाता है । स्रोत-माप इकाई (SMU) और शूंय प्रविष्टि बल (ZIF) परीक्षण बोर्ड का उपयोग सामग्री की तालिकामें सूचीबद्ध हैं । हालांकि, वर्तमान वोल्टेज डेटा एकत्र करने के लिए एक SMU के लिए चैंबर कनेक्शन के किसी भी विधि का इस्तेमाल किया जा सकता है । सभी चतुर्थ माप कदम एक विंडोज़ मशीन पर आयोजित किया गया । "पिक्सेल" कार्बनिक डिवाइस पर एक एकल डायोड को संदर्भित करता है ।

  1. डाउनलोड और प्रदान की पायथन आईडीई स्थापित करें ।
  2. ZIF परीक्षण बोर्ड के SMU पर स्थित SMU 1 चैनल से एक BNC केबल कनेक्ट करें ।
  3. SMU करने के लिए बिजली की आपूर्ति कनेक्ट और एक यूएसबी २.० केबल के माध्यम से एक कंप्यूटर से कनेक्ट ।
  4. सही COM पोर्ट/सीरियल पोर्ट ID जो कनेक्टेड SMU करने के लिए संगत की पहचान करें ।
    1. Windows डिवाइसेस के लिए, जो COM पोर्ट कनेक्टेड SMU डिवाइस प्रबंधकमें करने के लिए संगत की जाँच करें । COM नंबर का ध्यान रखें ।
  5. BasicIV.py अजगर स्क्रिप्ट खोलें ।
  6. चित्र 8में देखा के रूप में BasicIV.py में कोड की इंगित पंक्ति में COM पोर्ट (Windows) चिपकाएँ ।
    नोट: डिफ़ॉल्ट रूप से, प्रोग्राम वर्तमान कार्यशील निर्देशिका में डेटा आउटपुट होगा ।

Figure 8
चित्रा 8: पायथन में चतुर्थ उपाय । यह इंगित COM पोर्ट स्थान के साथ BasicIV.py अजगर स्क्रिप्ट का एक स्क्रीन शॉट है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

  1. SMU पर, SMU 1 चैनल के पास स्थित "2" लेबल वाली श्रेणी स्विच को चालू स्थिति में टॉगल करें । चित्रा 9bदेखें ।
  2. glovebox वातावरण से पूरी तरह से इकट्ठे चैंबर निकालें ।
  3. संपर्क पिंस और ZIF टेस्ट बोर्ड के बीच कनेक्शन की पसंद की एक विधि का उपयोग कर पुल ( 9 चित्रदेखें) ।
    नोट: इस सेटअप के लिए, एक कस्टम एडेप्टर संपर्क पिन और चतुर्थ माप चलाते समय ZIF परीक्षण बोर्ड के बीच कनेक्शन को पाटने के लिए किया गया था । इस विधि भिंन हो सकते हैं, जब तक कनेक्शन पर्याप्त है और नगण्य प्रतिरोध जोड़ें ।
  4. एक समय में केवल 1 पिक्सेल के लिए BNC को जमीन और anode पिन के लिए कैथोड पिन स्विच, उनमें से बाकी को सुनिश्चित करने बंदकर रहे हैं ।
  5. चला BasicIV.py.
    नोट: जब माप पूरा हो गया है, परिणामों की फ़ाइलें और V0बनाम I0 की एक साजिश पहले से चयनित फ़ाइल पथ में उत्पादित किया जाएगा ।
  6. प्रत्येक पिक्सेल के लिए IV मापने के लिए आरेख 9 में दिखाए गए पिक्सेल स्विचेस का उपयोग करके डिवाइस पर प्रत्येक पिक्सेल के लिए चरण ५.१० और ५.११ दोहराएं ।

Figure 9
चित्र 9: चतुर्थ माप सेट-अप । (क) यह पैनल एक चतुर्थ माप परीक्षण के लिए शून्य-सम्मिलन बल (ZIF) परीक्षण बोर्ड और स्रोत माप इकाई (SMU) से जुड़ा एक पूर्णतः इकट्ठे चैंबर दिखाता है. (b) यह पैनल श्रेणी स्विच "2" को सही ढंग से डिवाइस को माप के लिए SMU से कनेक्ट करने के लिए स्थिति में सेट दिखाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

6. WVTR परीक्षण के लिए चैंबर इकट्ठा

  1. WVTR का निर्धारण करने के लिए WVTR परीक्षण कक्ष में एक आंतरिक आर्द्रता संवेदक जोड़ें ।
    1. मिलाप 3 तारों आंतरिक आर्द्रता संवेदक के रूप में चित्रा 10cमें दिखाया गया है: 5 वी (लाल), जमीन (हरा), और डेटा (पीला). सुनिश्चित करें कि वे पर्याप्त लंबाई के हैं (लगभग 15 सेमी).
    2. WVTR परीक्षण नीचे चैंबर के तल पर छेद के माध्यम से आंतरिक आर्द्रता संवेदक तारों फ़ीड ।
    3. एक दंर्तखोदनी का प्रयोग, नीचे और नीचे चैंबर के रूप में के रूप में अच्छी तरह से किसी भी खुले में तारों के आसपास कम दबाव epoxy लागू होते हैं । पंनी का एक टुकड़ा पर, एक popsicle छड़ी का उपयोग करने के लिए 2 मिश्रण 1 के साथ भाग राल-हिस्सा कठोर जब तक मिश्रण वर्दी प्रकट होता है ।
    4. तार और छेद के आसपास epoxy लागू करने के लिए हवाई प्रवेश की संभावना को खत्म । राल के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर कठोर करने के लिए 1-2 एच की अनुमति दें । एक पूर्ण इलाज के लिए, epoxy 25 डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए आराम करने के लिए अनुमति देते हैं । सेट राल सफेद और ठोस जब दबाया है कि यह सुनिश्चित करें.
      चेतावनी: epoxy सख्त और epoxy राल कारण जलता है और आंखों और त्वचा की जलन । Epoxy एक एलर्जी त्वचा या श्वसन प्रतिक्रिया का कारण हो सकता है । यह श्वसन तंत्र जलन पैदा कर सकता है । निगल या त्वचा के माध्यम से अवशोषित अगर यह हानिकारक हो सकता है । पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करें और त्वचा और कपड़ों के साथ किसी भी संपर्क से बचें । वाष्प में सांस न लें । आंख संरक्षण और दस्ताने पहनें जब epoxy हैंडलिंग ।
  2. दोहराएं चरण 2 एक शीर्ष चैंबर इकट्ठा करने के लिए, इस उपकरण है कि चैंबर संलग्न किया जाएगा के रूप में एक ही आकार और मोटाई कांच के एक टुकड़े के साथ डिवाइस की जगह ।
    नोट: यदि एक शीर्ष चैंबर पहले से ही इकट्ठे है, तो यह इस प्रयोजन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । के बाद से कोई डिवाइस मापा जा रहा है, एक डिवाइस की शर्तों की नकल करने के लिए, कांच का एक टुकड़ा शीर्ष चैंबर ऑप्टिकल खोलने सील करने के लिए प्रयोग किया जाता है ।
  3. परीक्षण नीचे चैंबर छोड़ दो, शीर्ष चैंबर इकट्ठे, और KF50-एक ऑक्सीजन/moisture-free वातावरण (glovebox) में 24 घंटे के लिए जुदा अंगूठी 0% आंतरिक सापेक्षिक आर्द्रता की एक प्रारंभिक स्थिति सुनिश्चित करने के लिए ।
  4. चरण 4 दोहराएँ करने के लिए पूरी तरह से glovebox अंदर WVTR को मापने के लिए बनाया गया कक्ष को इकट्ठा करने के लिए, जैसा चित्र 10aमें दिखाया गया.

Figure 10
चित्र 10: आर्द्रता परीक्षण सेटअप । (क) इस पैनल के एक पूरी तरह से इकट्ठे WVTR परीक्षण आंतरिक और बाह्य DHT22 आर्द्रता सेंसर एक microcontroller के लिए एक breadboard जंपर का उपयोग करने के लिए वायर्ड चैंबर से पता चलता है । (ख) यह पैनल WVTR टेस्ट बॉटम चैम्बर के अंदर DHT22 आर्द्रता संवेदक को दिखाता है. ध्यान दें कि तारों नीचे चैंबर के माध्यम से खिलाया और कम दबाव epoxy के साथ जगह में आयोजित कर रहे हैं । (ग) इस पैनल के एक योजनाबद्ध आंतरिक और बाह्य आर्द्रता संवेदक DHT22 और एक microcontroller बोर्ड तारों आरेख का उपयोग कर एक एकल breadboard (सुविधा के लिए) से पता चलता है. सेंसर microcontroller पिन "5 वी" (लाल) और "GND" (हरा) करने के लिए संवेदक को शक्ति प्रदान करने के लिए जुड़ा हुआ है । सेंसर से डेटा आउटपुट (पीला) में पिन करने के लिए कनेक्ट करता है "डिजिटल" [2 के लिए आंतरिक (INT) सेंसर और 4 बाहरी (EXT) सेंसर के लिए] एक 10 kΩ रोकनेवाला के साथ. इनसेट सही पिन तारों के साथ एक DTH22 सेंसर: 5v (लाल), जमीन (हरा), और डेटा (पीला) दिखाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

7. WVTR का निर्धारण करने के लिए एक आर्द्रता माप आचरण

  1. डाउनलोड microcontroller बोर्ड सॉफ्टवेयर और किसी भी अजगर 2.7.12 एक संगत कंप्यूटर पर आईडीई ।
  2. खुला अजगर फ़ाइल Run_WVTR_Test. py.
  3. microcontroller में एक USB a-B केबल के माध्यम से कंप्यूटर को प्लग करें ।
  4. किसी स्प्रेडशीट में डेटा के आउटपुट की अनुमति देने के लिए लायब्रेरी स्थापित करें ।
  5. कनेक्ट किए गए microcontroller की COM संख्या निर्धारित करने के लिए चरण ५.४ दोहराएँ । कॉपी और अजगर कोड में इस पेस्ट के रूप में चित्रा 11aमें दिखाया गया है ।
  6. अपुष्ट डेटा स्प्रेडशीट के लिए इच्छित फ़ाइल पथ की पहचान करें और यह चित्र 11aमें दिखाए गए के रूप में पायथन कोड में दर्ज करें ।
  7. microcontroller फ़ाइल को खोलें ARDUINO_HUMIDITY_TESTS. ino।
  8. उपकरण टैब के अंतर्गत, बोर्ड के रूप में उपयुक्त microcontroller चयन करें । उपकरण टैब के अंतर्गत फिर से, चरण ७.५ में निर्धारित के रूप में पोर्ट का चयन करें ।
  9. सत्यापित करें और चित्र 11bमें देखा के रूप में विंडो के ऊपरी बाएँ में चिह्न पर क्लिक करके microcontroller करने के लिए microcontroller कोड अपलोड ।
  10. चित्रा 10cमें दिखाए गए सर्किट के रूप में तार; कनेक्ट 5 V (लाल), जमीन (काला), और संकेत (पीला) बाहरी (EXT) के तारों उनके संबंधित स्थानों के लिए आर्द्रता संवेदक. आंतरिक संवेदक (INT) जब तक यह पूर्ण कक्ष में स्थित है, के रूप में आरेख 10bमें दिखाए गए चरण ७.१२ तक छोड़ दें ।
  11. glovebox से इकट्ठे चैंबर निकालें ।
  12. तुरंत कक्ष में आंतरिक संवेदक microcontroller बोर्ड के रूप में चित्रा 10cमें दिखाया तार ।
  13. अजगर स्क्रिप्ट चलाने और प्रेरितों का पालन करें कि अजगर खोल में दिखाई देते हैं ।
    1. चैंबर की सामग्री में टाइप करें ।
    2. अवधि में घंटे में लिखें । एक अंडरस्कोर के साथ संख्या कोष्ठक । उदाहरण के लिए, यदि 6 h वांछित है, तो प्रकार "_6_" ।
      नोट: परीक्षण शुरू करना चाहिए और परीक्षण पूरा होने पर स्क्रिप्ट के भीतर निर्दिष्ट पथ स्थान में. xlsx फ़ाइलें बनाएँ । सेंसर सेटअप से डिस्कनेक्ट करने के लिए अनुमति नहीं है । यदि ऐसा होता है तो परीक्षण पुनरारंभ करना आवश्यक है । WVTR माप के लिए microcontroller कोड आपूर्तिकर्ता द्वारा प्रदान किए गए डिफ़ॉल्ट प्रोग्राम से अनुकूलित किया गया था । चतुर्थ माप चलाता है पायथन कोड ZIF परीक्षण बोर्ड के निर्माता द्वारा आपूर्ति की कोड से अनुकूलित किया गया था ।

Figure 11
चित्र 11: एक जल वाष्प संचरण दर स्क्रीनशॉट । इन पैनलों शो (a) एक स्क्रीन शॉट के साथ Run_WVTR_Test. py पायथन स्क्रिप्ट (b) COM पोर्ट स्थान इंगित । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Representative Results

वर्तमान वोल्टेज माप:

इस चैंबर ऐसे कार्बनिक या perovskite सौर सेल या एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड के रूप में एक हवा के प्रति संवेदनशील डायोड उपकरण के परीक्षण के लिए अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है । यह एक पुन: प्रयोज्य, अस्थायी encapsulation के रूप में या संदूषणों को नियंत्रित क्षरण परीक्षण करने के लिए शुरू करने की एक विधि के रूप में कार्य कर सकते हैं । वर्तमान घनत्व वोल्टेज (संयुक्त उद्यम) curves यहां दिखाया एक ZIF परीक्षण अंधेरे के तहत एक SMU से जुड़े बोर्ड का उपयोग कर मापा गया (यानी, कोई रोशनी) और प्रबुद्ध शर्तों को बुनियादी डायोड विशेषताओं को निकालने के लिए किया गया । चैंबर से संपर्क पिन ZIF बोर्ड को जोड़ने के द्वारा, प्रत्येक पिक्सेल व्यक्तिगत रूप से संबोधित किया जा सकता है. नीचे दिए गए उदाहरण डेटा में, मानक नीचे चैंबर, गैस बंदरगाहों के बिना, ५०% घनत्व पीएलए प्लास्टिक से मुद्रित 6 पिक्सेल विंयास का उपयोग कर एक कार्बनिक सौर सेल परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया गया था । इन कार्बनिक उपकरणों में, "पिक्सेल" व्यक्तिगत डायोड कि माप सेटअप का उपयोग कर मापा जा सकता है को संदर्भित करता है । चतुर्थ माप कोड फ़ोल्डर में प्रदान किए गए पायथन कार्यक्रमों का उपयोग ( पूरक जानकारीमें पाया), निम्न घटता इतो/PEDOT की एक डिवाइस वास्तुकला के साथ कार्बनिक उपकरणों से एक एकल पिक्सेल के लिए प्राप्त किया गया: PSS/P3HT: PCBM/ अल. उपकरणों के उत्पादन के लिए विवरण16कहीं और पाया जा सकता है ।

चित्रा 12 अंधेरे में और रोशनी के तहत एक अच्छा काम कर कार्बनिक फोटोवोल्टिक डिवाइस की उंमीद जेवी curves का प्रतिनिधित्व करता है । ध्यान दें कि, वर्तमान घनत्व (जंमू) निकालने के लिए, वर्तमान वोल्टेज घटता है कि BasicIV.py अजगर कार्यक्रम से outputs रहे है मापा डायोड क्षेत्र से विभाजित थे । हमारे डायोड के लिए, इस के आसपास था १.२ mm2. चित्रा 12 कक्ष के भीतर एक डायोड के व्यवहार से पता चलता है, इलेक्ट्रोड पैड के साथ अच्छा पिन से संपर्क के साथ. सभी चार पिक्सल है कि इस तरह के एक विंयास में मापने योग्य है इसी तरह व्यवहार दिखाओ । एक काम कार्बनिक डायोड कि नीचा नहीं है व्यवहार सुधारने, शोर करने के लिए एक कम संकेत दिखाना चाहिए, और एक लागू वोल्टेज के बाद वर्तमान में एक घातीय वृद्धि के आसपास 1 V अंधेरे की स्थिति में; प्रदीप्ति के तहत, यह अंधेरे में के रूप में इसी तरह के डायोड विशेषताओं होना चाहिए, प्रेरित photocurrent द्वारा ऑफसेट2,16. तुलना के लिए, 12 चित्रा भी एक ही उपकरण से एक पिक्सेल के लिए जेवी curves से पता चलता है, सक्रिय क्षेत्र पर एक खुर्दबीन स्लाइड का उपयोग कर समझाया (यानी, 4 चित्रासे लाल रूपरेखा क्षेत्र, कम दबाव निर्वात-epoxy सील के साथ बंद प्रारंभिक में चैंबर परीक्षण के बाद) । सूचना है कि चैंबर में, उच्च संपर्क प्रतिरोध के सबूत के रूप में भरने के कारक17 की कमी से दिखाया गया है [वक्र कम हो जाता है "वर्ग" कम सर्किट वर्तमान (जंमूsc)18 और खुले सर्किट के आसपास ढलान के कारण वोल्टेज (Voc)]19. यह सीधे माप बोर्ड20का उपयोग कर जांच की डिवाइस की तुलना में कक्ष में डिवाइस के उच्च संपर्क जांच प्रतिरोध करने के लिए जिंमेदार ठहराया जा सकता है । यह काफी बेहतर टांका लगाने और तारों डिजाइन के माध्यम से प्रतिरोध घाटा कम करने के लिए संभव होना चाहिए । एक नीचा, गैर कामकाज या खराब कार्बनिक डिवाइस से संपर्क के मामले में, हम चित्रा 12cमें के रूप में एक डायोड की तरह वक्र, नहीं देखेंगे । इस तरह के घटता आम तौर पर एक कम मापा वर्तमान, कोई सुधार व्यवहार, और एक उच्च संकेत करने वाली शोर अनुपात, "शोर" या खुला संपर्क का संकेत है. एक शॉर्ट सर्किट, जैसे अगर वहाँ शीर्ष धातु इलेक्ट्रोड और नीचे इतो इलेक्ट्रोड के बीच एक सीधा संपर्क था हो जाएगा, एक ढलान के एक सीधी रेखा से संपर्क में प्रतिरोध करने के लिए आनुपातिक के द्वारा दिखाया जाएगा (चित्रा 12d).

Figure 12
चित्र 12: एक चतुर्थ तुलना । इन पैनलों के वर्तमान घनत्व-वोल्टेज (जेवी) चैंबर और एक ही उपकरण के अंदर एक मानक कार्बनिक सौर सेल डिवाइस के माप curves दिखाने और encapsulated के माध्यम से सीधे ZIF बोर्ड के लिए संपर्क में निर्मित पिन (एक) के तहत अंधेरे की स्थिति ( यानी, नहीं प्रदीप्ति के तहत) और (ख) प्रदीप्ति के तहत एक प्रयोगशाला प्रकाश स्रोत का उपयोग कर, उंमीद डायोड व्यवहार दिखा । (ग) यह पैनल एक मानक कार्बनिक सौर सेल डिवाइस के एक चतुर्थ माप वक्र नीचा दिखाया या गैर संपर्क व्यवहार दिखा रोशनी के तहत नहीं दिखाता है । (घ) इस पैनल रोशनी के तहत नहीं एक शॉर्ट-सर्किट डिवाइस के एक चतुर्थ डायोड माप वक्र से पता चलता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

चैंबर प्रभावकारिता परीक्षण:

इस कक्ष (आर्द्रता, गैस परिचय, और तापमान सहित) नियंत्रित गुणों के साथ एक अस्थायी, पुन: प्रयोज्य स्थिर वातावरण के रूप में कार्य करने का इरादा है । वायुमंडलीय मंडलों की प्रभावकारिता निर्धारित करने के लिए, वे दो मायनों में विशेषता थे: एक पानी भाप संचरण दर एक आर्द्रता संवेदक का उपयोग कर परीक्षण और एक डिवाइस ह्रास परीक्षण कार्बनिक सौर सेल उपकरण का उपयोग करने के लिए वर्तमान वोल्टेज प्रदर्शन इस्तेमाल किया पिछले अनुभाग में माप ।

WVTR परीक्षण:

उपकरणों की गिरावट में महत्वपूर्ण कारकों में से एक डिवाइस21,22में पानी की पैठ है । लंबी अवधि के उपकरण स्थिरता के लिए, कार्बनिक उपकरणों का एक अच्छा encapsulation 10-4 -10-6 ग्राम/एम2/day के प्रवेश के12,13होना चाहिए । के रूप में इस चैंबर के लिए एक दीर्घकालिक भंडारण या encapsulation विधि के बजाय परीक्षण प्रयोजनों के लिए एक नियंत्रित वातावरण बनाया है, एक प्रभावी चैंबर के लिए आवश्यकताओं के रूप में सख्त नहीं हैं । बल्कि, चैंबर एक दिया प्रयोगात्मक हालत के लिए एक उचित समय सीमा के भीतर डिवाइस संपत्तियों को बनाए रखने में सक्षम होना चाहिए । निस्र्पक जल वाष्प प्रवेश और चैंबर के उपयोग के समय की प्राथमिक विधि जल वाष्प संचरण दर (WVTR)21है ।

WVTR जो के तहत यह मापा जाता है और इकाइयों कि23उपयोग किया जाता है शर्तों के आधार पर अलग अर्थ ले सकते हैं । इस योगदान के प्रयोजन के लिए, WVTR सापेक्ष आर्द्रता24परिवर्तन, एक gravimetric कप परीक्षण23के समान के एक उपाय के माध्यम से निर्धारित किया जाता है । कारण कक्ष में नमी प्रवेश पथ की जटिलता के लिए, पानी वाष्प संवेदक तक पहुंचने के जन परिवर्तन इस्तेमाल किया जाएगा, प्रति प्रतिशत के अंतर से सामान्यीकृत (0-1 से एक अंश के रूप में व्यक्त) सीमा पार सापेक्ष आर्द्रता के, बाशा एट अल की विधि से अनुकूलित । 25.

1Equation 1

यहां, Equation 2 चैंबर में समाहित जल वाष्प के द्रव्यमान के समय के संबंध में परिवर्तन की दर का प्रतिनिधित्व करता है, और Equation 3 रिश्तेदार आर्द्रता में और कक्ष के बाहर अंदर अंतर है । इस तरह के WVTR के लिए एक दृष्टिकोण पैदावार इकाइयों के प्रति इकाई समय जन ।

इस समीकरण में निहित धारणा है कि पानी भाप प्रवेश की दर अंदर और चैंबर के बाहर के बीच रिश्तेदार आर्द्रता अंतर करने के लिए आनुपातिक है । इस धारणा को निंनलिखित विभेदक समीकरण की ओर जाता है:

2Equation 4

यहां, Equation 5 चैंबर की मात्रा है (3 डी मॉडल से लिया), और Equation 6 परीक्षण के दौरान दर्ज तापमान पर पानी वाष्प के संतृप्ति घनत्व है ।

इस समीकरण को सुलझाने और यह कक्ष में 0% आर्द्रता के प्रारंभिक स्थिति में प्रतिस्थापन (> 24 एच के लिए glovebox में चैंबर छोड़ने के द्वारा सुनिश्चित), इन प्रयोगों के शासी समीकरण, जैसा कि नीचे दिखाया गया है, पाया जा सकता है ।

3Equation 7

जब आर्द्रता परीक्षण का आयोजन, सापेक्ष आर्द्रता रीडिंग एक साथ अंदर और बाहर से 3 डी मुद्रित चैंबर लिया गया । एक बार इस डेटा को संकलित किया गया था, यह समय, टी, के खिलाफ साजिश रची गई के रूप में चित्रा 13aमें दिखाया गया है । रेखीय प्रतीपगमन सबसे अच्छा फ़िट लाइन की ढलान से WVTR की गणना करने के लिए उपयोग किया गया था ।

इस परीक्षण में, ५०% प्रिंट घनत्व पीएलए 3d-मुद्रित प्लास्टिक का इस्तेमाल किया गया था । परीक्षण 4 एच की अवधि के लिए चलाया गया था, जिसके परिणामस्वरूप WVTR में २७० µ g/दिन (R2 = ०.९८५) है । यह एक अच्छा कार्बनिक डिवाइस encapsulant12,13के लिए आवश्यकताओं की तुलना में उच्च है, लेकिन यह एक विद्युत परीक्षण के लिए डिवाइस गिरावट को कम करने के लिए पर्याप्त है कई घंटे21 (अगला अनुभाग देखें, डिवाइस क्षरण परीक्षण) । इसके विपरीत, चित्रा 13b में दिखाए गए के रूप में एक लीक चैंबर ८५५ µ जी का एक WVTR था/

दर जिस पर नमी चैंबर में प्रवेश करती है सबसे पारगंय सामग्री23के प्रसार गुणांक द्वारा नियंत्रित किया जाता है । एक ही सील शर्तों, चैंबर दीवारों के लिए विभिंन सामग्रियों WVTR के विभिंन मूल्यों उपज होगी संभालने । कुछ प्रतिनिधि सामग्री और शर्तों के लिए परिणाम तालिका 1में संक्षेप हैं । ठेठ पीएलए चैंबर एक समकक्ष10धातु से बाहर machined चैंबर से एक उच्च WVTR है । WVTR और डिवाइस गिरावट के बीच एक आनुपातिक संबंध संभालने, हम एक परीक्षण डिवाइस के लिए प्रारंभिक प्रदर्शन (T80)6,8 के एक ८०% नुकसान से पहले भंडारण समय का अनुमान कर सकते हैं, नमी के लिए एक आधार रेखा के रूप में है कि चैंबर का उपयोग जवानों के प्रवेश । यह एक दिया विंयास में एक चैंबर के लिए प्रयोज्य समय का एक मोटा अनुमान दे सकते हैं । ऐसी स्थितियों के तहत, ५०% घनत्व पीएलए चैंबर के आसपास 3 दिनों के लिए किसी भी महत्वपूर्ण नुकसान के बिना एक नमूना स्टोर करने में सक्षम होना चाहिए । यह एक सच encapsulation के साथ विरोधाभासों, जहां महत्वपूर्ण प्रदर्शन परिवेश स्थितियों में भंडारण के दो सप्ताह से अधिक के बाद मनाया गया था ।

यह भी इस तरह के एन2के रूप में एक निष्क्रिय गैस, बह द्वारा एक चैंबर के लिए प्रयोग करने योग्य समय खिड़की का विस्तार संभव है । इस तरह के एक विंयास में, ५०% पीएलए चैंबर के लिए WVTR संवेदक की जांच सीमा से नीचे की कमी हुई ( चित्रा 13bदेखें) । एक ~ ०.१% सापेक्ष आर्द्रता परिवर्तन का एक ंयूनतम पता लगाने के साथ, कि अनुमानित भंडारण समय में एक महत्वपूर्ण वृद्धि के साथ कम से ०.१३ µ जी/ हालांकि, पिछले अध्ययन10,27 संकेत दिया है कि नमूने एक glovebox में लगभग 6 सप्ताह के एक T90 है । के रूप में इस गैस प्रवाह चैंबर विंयास एक निष्क्रिय गैस glovebox पर्यावरण के बराबर है, यह एक अधिक संभावना नमूना भंडारण के लिए बाध्य ऊपरी है । पानी के प्रवेश के इतने कम स्तर के लिए WVTR के एक अधिक सटीक उपाय निर्धारित करने के लिए, एक अधिक संवेदनशील परीक्षण जैसे कि विद्युत कैल्शियम परीक्षण28 एक बेहतर अनुमान देने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए ।

यदि कक्षों की आगे की जांच वांछित है, एक ऑक्सीजन सेंसर चैंबर में रखा जा सकता है और ऑक्सीजन के स्तर को ऑक्सीजन संचरण दर (ओटीआर) है, जो WVTR के साथ तुलना की जा सकती है देने के लिए समय पर नजर रखी जा सकता है ।

सामग्री DRHint (कुल परीक्षण अवधि) WVTR (mg/ अनुमानित डिवाइस संग्रहण समय (दिन)
५०% घनत्व पीएलए १.८०% २७१ ± 30 ३.३
५०% घनत्व पीएलए (लीक) ४.७०% ८५५ ± ९० 1
N2 प्रवाह के साथ ५०% घनत्व पीएलए < 0.1% < 0.130 > 7000
पानी प्रतिरोधी बहुलक ९.००% ३०६४ ± ३०० ०.२९
मेटल 1 -- ९० * 10
* बाहरी रिश्तेदार आर्द्रता के लिए सही
1 रीज़न, एट अल [10]

तालिका 1: चैंबर दीवारों और सील शर्तों के लिए कुछ प्रतिनिधि सामग्री के लिए परिणाम । इस तालिका में आंतरिक सापेक्ष आर्द्रता और विभिन्न सामग्रियों के मंडलों के लिए जल वाष्प संचरण की दर में कुल परिवर्तन और विभिन्न स्थितियों में दिखाता है.

Figure 13
चित्र 13: जल वाष्प संचरण दर भूखंड । (क) इस पैनल के सापेक्ष नमी का एक परिवर्तन से पता चलता है 3 समीकरण का उपयोग कर WVTR निर्धारित करते थे । निर्भर चर आंतरिक और बाह्य सेंसरों के सापेक्ष आर्द्रता (आरएच) के अनुपात का एकात्मक प्राकृतिक लघुगणक है, समय के खिलाफ साजिश रची ( प्रतिनिधि परिणामोंमें समीकरण 3 देखें). कम वर्ग रेखीय प्रतीपगमन रेखा की ढलान WVTR, तालिका 1 (R2 = ०.९९) में रिपोर्ट करने के लिए आनुपातिक है । (ख) यह पैनल विभिंन परिस्थितियों में एक ५०% पीएलए 3d-मुद्रित चैंबर के लिए सापेक्षिक आर्द्रता का परिवर्तन दिखाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

डिवाइस क्षरण परीक्षण:

लगातार आपरेशन के तहत डिवाइस के प्रदर्शन में गिरावट का परीक्षण करने के लिए, डायोड विद्युत हर 5 मिनट से-5 से 5 वी, एक वर्तमान वोल्टेज वक्र के रूप में अंधेरे वर्तमान प्रतिक्रिया रिकॉर्ड करने के लिए जोर दिया गया था । चित्रा 14 एक मानक encapsulated डायोड बनाम चैंबर के अंदर परीक्षण एक डिवाइस के लिए 4 वी में वर्तमान में परिवर्तन के बीच तुलना से पता चलता है. बढ़ प्रतिरोध के कारण, चैंबर में डिवाइस encapsulated डिवाइस की तुलना में एक थोड़ा कम प्रारंभिक वर्तमान है. दोनों उपकरणों के लिए, वर्तमान में एक प्रारंभिक वृद्धि पहली ५० मिनट की अवधि में मनाया जाता है । के बाद एक अधिकतम वर्तमान ५०-६० मिनट के आसपास प्राप्त है, वहां वर्तमान घटता में एक उलटा है और वर्तमान में कमी शुरू होता है । इस व्यवहार के इस प्रकार के डिवाइस के लिए उम्मीद है, शीर्ष संपर्क इलेक्ट्रोड पर एक पतली ऑक्साइड परत के गठन के रूप में शुरू में धातु और कार्बनिक अर्धचालक6के बीच इंटरफेस विशेषताओं में सुधार. इस प्रभाव कक्ष में डिवाइस में अधिक स्पष्ट है, अधिक से अधिक और तेजी से ऑक्सीकरण का सुझाव. यह रेखांकित करता है कि चैंबर लंबी अवधि के भंडारण के लिए encapsulation के लिए एक प्रतिस्थापन के लिए इरादा नहीं है, लेकिन एक पोर्टेबल नियंत्रित वातावरण है कि डिवाइस संपत्तियों को बदलने के उपाय किया जा सकता है । बह निष्क्रिय गैसों जो WVTR कमी की संभावना चैंबर के अंदर उपकरणों की स्थिरता में सुधार होगा के साथ गैस बंदरगाहों जोड़ना ।

डिवाइस आगे बल दिया है के रूप में, सक्रिय परत6,7,8,22बातचीत की एक किस्म के कारण नीचा करने के लिए शुरू होता है. दोनों उपकरणों के आसपास ०.३-०.४ µA/हानि-की-वर्तमान माप आय के रूप में, हालांकि फिर से, चैंबर गिरावट की एक उच्च दर से पता चलता है दिखा । यह रेखांकित करता है कि माप कक्ष के अंदर उपकरण विद्युत तनाव के तहत encapsulated डिवाइस के बराबर बर्ताव कर रहा है । के रूप में चित्रा 14में दिखाया गया है, क्षय घटता, समय के साथ सामान्यीकृत वर्तमान परिवर्तन पर आधारित है, निरंतर उपयोग के लिए एक T80 सुझाव है कि दो उपकरणों के लिए समान है (26 एच बनाम30 एच), हालांकि थोड़ा अब encapsulated डिवाइस के लिए.

Figure 14
चित्रा 14: ऑपरेशनल डिवाइस क्षरण । (क) इस पैनल के चतुर्थ माप के लिए 4 वी में एक मापा अंधेरे वर्तमान से पता चलता है एक मानक कार्बनिक सौर सेल डिवाइस के लिए हर 5 मिनट लिया । (ख) इस पैनल में सामान्यीकृत अंधेरे वर्तमान क्षय घटता से पता चलता है 4 V, i/मैंहे, जहां मैंओ प्रारंभिक वर्तमान है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

संक्षिप्त कार्बनिक डिवाइस (चित्रा 14a) के लिए कच्चे डेटा क्षय वक्र में, एक तेज गिरावट 5 मिनट के पाठ्यक्रम पर पहली और दूसरी माप के बीच मनाया जाता है । इस गिरावट कक्ष में परीक्षण कार्बनिक डिवाइस के लिए नहीं मनाया जाता है । यह संभावना है कि यह अब लगता है कि चैंबर के अंदर कार्बनिक डिवाइस को इकट्ठा करने और यह ZIF बोर्ड के लिए संलग्न जबकि encapsulated डिवाइस सीधे glovebox वातावरण से हटाया जा रहा है पर तुरंत मापा जा सकता है की एक परिणाम है ।

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Discussion

इस प्रयोग को फिर से बनाने के महत्वपूर्ण कदमों में दरारें, अंतराल, या गरीब से बचने के लिए कक्षों का मुद्रण शामिल है जो WVTR को कम कर सकते हैं, कक्ष सील करने के लिए KF50 दबाना कस द्वारा नमी और ऑक्सीजन के किसी भी प्रवेश को रोकने के लिए ऊपर और नीचे कक्षों के बीच एक पूर्ण सीलिंग को प्राप्त करने, एक निर्वात का उपयोग कर संपर्क पिन या किसी भी लीक को रोकने के लिए feedthroughs के आसपास कम दबाव epoxy रेटेड, और नमूना और शीर्ष चैंबर के बीच एक सील बनाने का उपयोग कर एक उचित ओ-अंगूठी स्थान और नमूना खुर के बिना किसी भी रिसाव को रोकने के लिए बनाए रखने की अंगूठी पर कस शिकंजा के साथ पर्याप्त दबाव । O-अंगूठी पूरी तरह से नाली में फिट होना चाहिए, burrs या कण के बिना, और एक पर्याप्त सील10के लिए अपने पार अनुभाग के 15-25% के बीच संकुचित किया जाना चाहिए । यह भी सावधान रहना महत्वपूर्ण है जब चैंबर शरीर के लिए संपर्क पिन संलग्न दोनों को सुनिश्चित करने के लिए अच्छा बिजली के संपर्क और ऑक्सीजन और कम दबाव epoxy के माध्यम से नमी प्रवेश के लिए रास्तों को रोकने के । एक epoxy वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए एक सीलेंट के रूप में रेटेड एक पर्याप्त मुहर प्रदान करेगा । यह चतुर्थ माप के दौरान किसी भी श्रृंखला प्रतिरोध घाटे को कम करने के लिए माप बोर्ड के लिए संपर्क पिन कनेक्ट करने के लिए महत्वपूर्ण है. एक निष्क्रिय वातावरण में इस तरह के एक दस्ताने बॉक्स के रूप में किसी भी कक्ष द्वारा अवशोषित नमी की सामग्री से बचने के लिए समय पड़ा है कि यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोग करने से पहले ंयूनतम 24 घंटे के लिए चैंबर की दुकान । यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है अगर चैंबर खुली प्रयोगशाला वातावरण में परिवेश की स्थिति में एक से अधिक कुछ दिनों के लिए संग्रहीत किया गया है । चैंबर दीवारों के एक नरम और चैंबर संरचना टूट के जोखिम से बचने के लिए, degassing की प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए कक्ष गर्मी करने के लिए अनुशंसित नहीं है ।

इस प्रयोग को पुनः बनाने पर कुछ सामान्य समस्याओं का सामना किया जा सकता है. चैंबर एक O-अंगूठी सील का उपयोग करता है के रूप में परीक्षण नमूना पर सीधे दबाया, बल्कि एक पूरी तरह से सील कक्ष से, यह नमूना दरार जब अत्यधिक बल बनाए रखने की अंगूठी बढ़ते में प्रयोग किया जाता है संभव है । इसके अतिरिक्त, ओ पर कण-अंगूठी या नाली या burrs में सील जोड़ों में से किसी पर एक अच्छा सील रोक सकता है, बढ़ते10पर नमूना खुर के अलावा । अंगूठी को बढ़ते हुए पहले ओ-रिंग और जोड़ों की सावधान सफाई जरूरी है ।

यह भी epoxy इलाज के दौरान चैंबर पिघलने से बचने के लिए महत्वपूर्ण है । नीचे चैंबर में पोगो पिन को सुरक्षित करने के लिए epoxy लगाने के बाद, सुखाने की प्रक्रिया को गति देने के लिए गर्मी लगाने से बचना चाहिए । यह 3 डी मुद्रित सामग्री पिघलने में परिणाम होगा, और इसलिए चैंबर की एक विलगाना में ।

संपर्क पिंस और परीक्षण बोर्ड के बीच अपर्याप्त विद्युत कनेक्शन का उपयोग एक महत्वपूर्ण समस्या है । एक गरीब मिलाप, लंबे तार कनेक्शन, या तार की एक बहुत मोटी गेज कक्ष और परीक्षण बोर्ड के बीच बिजली के कनेक्शन के साथ होते हैं कि प्रतिरोध घाटे के कारण डिवाइस के प्रदर्शन के एक महत्वपूर्ण, परहेज कमी करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. यह हमेशा के लिए एक संदर्भ के रूप में एक encapsulated कार्बनिक डिवाइस बनाने की सलाह दी है कक्ष के बाहर कनेक्शन की गुणवत्ता की जांच जब एक नया चैंबर तारों । उच्च प्रतिरोध घाटा होने की संभावना है अगर चैंबर में डिवाइस कम अंधेरे वर्तमान या कम सर्किट वर्तमान18 के आसपास एक महत्वपूर्ण ढलान के परिमाण के आदेश से पता चलता है (यानी, मैंएससी, वी के आसपास = 0) और ओपन सर्किट वोल्टेज19 (यानी, वीoc, मैं चारों ओर = 0) । इन प्रभावों चित्रा 15में दिखाया गया है, जहां मोटी लंबी तारों के उपयोग के लिए एक असमर्थित चैंबर माप बोर्ड से कनेक्ट करने के लिए एम्बेडेड परस्पर के साथ एक समर्थन कॉलर की तुलना में है. के रूप में देखा जा सकता है, समर्थन कॉलर का उपयोग परिमाण के दो आदेश (चित्रा 15a) के अंधेरे वर्तमान में वृद्धि करने के लिए और २२.७% से ३४.६% करने के लिए भरण कारक17 में वृद्धि करने के लिए नेतृत्व किया । यह आगे बेहतर टांका लगाने और तारों डिजाइन के माध्यम से प्रतिरोध घाटा कम करने के लिए संभव हो सकता है ।

Figure 15
चित्र 15: एक HiRs IV तुलना । इन पैनलों गरीब और अच्छे संपर्कों के साथ उपकरणों के लिए बिजली के माप दिखाने के लिए: (एक) डार्क वर्तमान वोल्टेज माप और (ख) रोशनी के तहत वर्तमान वोल्टेज माप । इनसेट तस्वीरें गरीब विद्युत संपर्क विंयास (बाएं हाथ की ओर काले रंग की सीमा) और अच्छा विद्युत संपर्क विंयास (दाहिने हाथ की ओर लाल सीमा) का प्रतिनिधित्व करने के लिए कक्ष से संपर्क पिंस परीक्षण के लिए कनेक्ट मापन बोर्ड. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

एक तिहाई मदद के उपयोग-हाथ टांका स्टेशन, clamps, और मगरमच्छ क्लिप मिलाप कप और पोगो पिन को सुरक्षित करने के लिए संपर्क पिंस आसान टांका, संपर्क पिंस के किसी भी गरीब टांका को रोकने कर देगा । सुनिश्चित करें कि मिलाप के मनका पिन और कप के लिए बाह्य लागू बहुत बड़ा नहीं है; अंयथा, यह नीचे चैंबर में एंबेडेड छेद के माध्यम से फिट नहीं होगा । मिलाप पिन के बाहर पर रखा जाना चाहिए, अंदर सोल्डर के रूप में मिलाप वसंत में प्रवेश करने के लिए कारण होगा और पिन अनुपयोगी रेंडर । एक मीटर का उपयोग करके पिन और कप भर में बिजली के कनेक्शन की जाँच करें ।

जब DHT22 तापमान और आर्द्रता संवेदक के लिए बाहरी तारों टांका, कठिनाइयों कैसे संकीर्ण पिन कर रहे हैं के कारण आवश्यक परिशुद्धता का एक परिणाम के रूप में सामना किया जा सकता है, सेंसर करने के लिए तारों की एक गरीब टांका लगाने के लिए अग्रणी. एक तिहाई मदद-हाथ टांका स्टेशन या किसी भी clamps और मगरमच्छ क्लिप का उपयोग कर जगह में सेंसर और तारों को सुरक्षित करने में सहायता करेगा । ध्यान दें कि स्थिति टांका लोहे भी समय की एक विस्तारित अवधि के लिए संवेदक पर पिन के आधार करने के लिए बंद पिन जला सकता है, यह गिर करने के लिए कारण.

वहां एक 3 डी मुद्रित वायुमंडलीय चैंबर का उपयोग कर के यहां प्रस्तावित सामांय दृष्टिकोण के लिए दो मुख्य सीमाएं हैं । पहली बार यह है कि WVTR ५०% पीएलए के लिए काफी अधिक है-चैंबर मुद्रित से यह एक समकक्ष धातु से machined चैंबर के लिए होगा । इसलिए, आदेश में WVTR को कम करने के लिए, दो संशोधनों चैंबर डिजाइन कि चैंबर के उपयोग के समय में वृद्धि: निष्क्रिय गैस और जलशुष्कक कुओं बह सकते है के लिए मौजूद हैं । निष्क्रिय गैस के बहने की अनुमति के लिए, चैंबर डिजाइन के गैस बंदरगाहों विंयास के साथ नीचे चैंबर इस्तेमाल किया जा सकता है । WVTR की तुलना में इस तरह के विंयास में ०.१३ से कम µ जी/ desiccants को समायोजित करने के लिए, नीचे चैंबर feedthrough छेद के आसपास तीन कुओं है । इन कुओं मानक नमी या ऑक्सीजन मनुष्य के लिए किसी भी गैसों है कि चैंबर में प्रवेश को अवशोषित से भरा जा सकता है । रीज़ एट अल. 10 पाया गया कि उच्च सतह क्षेत्र के मनुष्य मिश्रित मिलीग्राम और drierite (दोनों मानक प्रयोगशाला desiccants) के लिए धातु मंडलों के लिए WVTR कम करने के लिए पर्याप्त थे ०.५ µ g/दिन ।

दूसरी सीमा है कि चैंबर, माप बोर्ड को पोगो पिन और तारों के कनेक्शन के उपयोग के माध्यम से, हमेशा एक समकक्ष encapsulated डिवाइस की तुलना में उच्च संपर्क प्रतिरोध घाटे से पता चलता है. चित्रा 12b एक ही डिवाइस encapsulated और ZIF परीक्षण बोर्ड के लिए सीधे संपर्क की तुलना में चैंबर में एक डिवाइस के लिए इस व्यवहार से पता चलता है. यह डिवाइस की विशेषताओं की व्याख्या के लिए निहितार्थ हो सकता है । उचित तारों और टांके के माध्यम से इस प्रकृति के घाटे को सीमित करने के लिए हर प्रयास किया जाना चाहिए । जैसा कि चित्रा 15में दिखाया गया है, यह संभव है कि चैंबर और ZIF परीक्षण बोर्ड के बीच तारों कनेक्शन में सुधार के द्वारा घाटा काफी कम है । ZIF परीक्षण बोर्ड में सीधे फिट है कि तांबे के तारों के साथ एम्बेडेड एक कस्टम 3d मुद्रित कॉलर का उपयोग करना, डिवाइस प्रदर्शन में काफी सुधार किया गया था. बेहतर कनेक्शन विन्यास के साथ या अन्य परीक्षण बोर्डों के साथ आगे सुधार संभव हो सकता है.

एक अतिरिक्त सीमा चैंबर डिजाइन इस प्रोटोकॉल में वर्णित करने के लिए विशिष्ट है, लेकिन चैंबर विन्यास बदलकर अपने स्वयं के उपयोग के लिए डिजाइन को अपनाने के शोधकर्ताओं द्वारा समाप्त किया जा सकता है. किसी भी कार्बनिक उपकरण प्रदान की सीएडी फ़ाइलों द्वारा निर्दिष्ट के रूप में कक्षों के साथ परीक्षण किया (के रूप में चित्रा 1में वर्णित) आकार में व्यास में ४० mm तक सीमित हैं । कुल सक्रिय क्षेत्र है कि रोशन किया जा सकता है भी शीर्ष कक्ष में खिड़की के आकार से सीमित है । 6-पिक्सेल डिजाइन शीर्ष चैंबर खोलने जो पिक्सल के दो ब्लॉकों के लिए एक अंडाकार आकार की आवश्यकता है, जबकि 4 पिक्सेल डिजाइन सभी पिक्सल एक 18 मिमी सर्कल के भीतर उजागर किया है ।

इस प्रोटोकॉल एक दृष्टिकोण का निर्माण और एक छोटे पोर्टेबल चैंबर परीक्षण, Resse एट अल द्वारा मूल डिजाइन पर आधारित रूपरेखा । 10. हम इस डिजाइन अनुकूलित है, यह सस्ता और अधिक बहुमुखी 3 डी मुद्रण का उपयोग करने के लिए चैंबर घटकों का उत्पादन कर रही है । अंय प्रोटोकॉल के संबंध में महत्व अपनी सादगी, अनुकूलन क्षमता में निहित है, और पहुंच । 3 डी मुद्रण के बजाय मशीनिंग का उपयोग तेजी से करने के लिए अनुमति देता है, लागत प्रभावी समायोजन या पर्यावरणीय आवश्यकताओं को बदलने के लिए जबकि बुनियादी डिजाइन की उपयोगिता को बनाए रखने । इस योगदान में, हम विभिंन गैसों प्रवाह करने के लिए कार्बनिक उपकरणों और प्रवेश बंदरगाहों के लिए अलग पिक्सेल लेआउट सहित, उत्पादन किया जा सकता है कि चैंबर के तीन रूपों का प्रस्ताव किया है । कम लागत और 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग कर उत्पादन की गति शोधकर्ताओं को तेजी से अपने स्वयं के प्रयोजनों के अनुरूप करने के लिए डिजाइन को संशोधित करने की अनुमति दे सकते हैं, विभिन्न पिक्सेल लेआउट, स्केल्ड डिवाइस आकार, अतिरिक्त बंदरगाहों, और अतिरिक्त सेंसरों सहित.

इस चैंबर के लिए 3 डी मुद्रण का उपयोग करने के लिए मुख्य औचित्य के लिए चैंबर डिजाइन के एक वृद्धि की बहुमुखी प्रतिभा के लिए अनुमति देने के लिए प्रयोक्ताओं की विशिष्ट जरूरतों को समायोजित किया गया । यह स्वाभाविक है कि संशोधनों को आसानी से एक दिए गए उद्देश्य के अनुरूप बनाया जा सकता है, एक बड़ा कार्बनिक उपकरण या मॉड्यूल डिजाइन करने के लिए स्केलिंग से, अलग माप कार्यक्षमताओं को जोड़ने, कार्बनिक डिवाइस लेआउट बदलने के लिए, भविष्य की एक विस्तृत श्रृंखला दे अनुप्रयोगों. हम दो संभव घटनाओं है कि इन मंडलों के उपयोग का विस्तार भी आगे का प्रस्ताव होगा । वे डिवाइस लेआउट बदलने के लिए और तापमान को नियंत्रित करने की क्षमता शामिल हैं ।

डिवाइस लेआउट बदलने के लिए, के रूप में 4-और 6 पिक्सेल चैंबर चित्र 1 और चित्रा 4में दिखाया विंयास के लिए ऊपर का प्रदर्शन किया, चैंबर आसानी से अलग कार्बनिक डिवाइस पिक्सेल लेआउट के लिए अनुकूलित कर सकते हैं, सीएडी में उपलब्ध फ़ाइलों का उपयोग अनुपूरक जानकारी। नीचे चैंबर में विद्युत feedthrough छेद के स्थान सावधानी से फिर से उपयुक्त कार्बनिक डिवाइस विंयास को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए । ध्यान रखें कि बनाए रखने की अंगूठी कार्बनिक डिवाइस के कोनों के साथ ओवरलैप के क्रम में यह शीर्ष कक्ष में सुरक्षित करने के लिए और, जैसे, बिजली के कनेक्शन उन क्षेत्रों में नहीं रखा जाना चाहिए । शीर्ष चैंबर एक छेद है अवशोषण के लिए अनुमति देने के लिए/ इस चैंबर के साथ परीक्षण किसी भी कार्बनिक डिवाइस है, इसलिए, इस क्षेत्र के बाहर नहीं एक क्षेत्र में सक्रिय सामग्री के लिए सीमित है । 6-पिक्सेल डिजाइन शीर्ष चैंबर खोलने जो पिक्सल के दो ब्लॉकों के लिए एक अंडाकार आकार की आवश्यकता है, जबकि 4 पिक्सेल डिजाइन सभी पिक्सल एक 18 मिमी सर्कल के भीतर उजागर किया है । देखभाल करने के लिए सुनिश्चित करें कि नाली काफी गहरी एक नया O-अंगूठी को समायोजित करने के लिए यदि आवश्यक हो लिया जाना चाहिए । रीज़ एट अल. 10 संकेत मिलता है कि ओ-अंगूठी एक पर्याप्त मुहर के लिए अपने पार अनुभाग के 15-25% के बीच संकुचित किया जाना चाहिए । एक विशिष्ट डिजाइन के बिना ऊपर और नीचे कक्षों के लिए कुछ सीएडी फ़ाइलें भी पूरक जानकारी में शामिल करने के लिए अपने स्वयं के डिजाइन के विकास में किसी भी शोधकर्ता सहायता कर रहे हैं ।

के रूप में चैंबर डिजाइन एक मानक निर्वात फिटिंग पर आधारित है-एक KF50-केंद्रित गैसकेट-ऊपर और नीचे कक्षों के बीच एक अच्छा सील सुनिश्चित करने के लिए, यह अच्छी तरह से व्यास में ४० mm से छोटे उपकरणों को समायोजित करने के लिए अनुकूल है । बड़े आकार तक स्केलिंग संभव है, जैसे आईएसओ श्रृंखला है, जो एक ही केंद्रीकरण गैसकेट डिजाइन का उपयोग करता है के रूप में अंय व्यावसायिक रूप से उपलब्ध वैक्यूम निकला हुआ विंयास का उपयोग कर । परीक्षण और प्रमाणित है जो एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सील का उपयोग करना यह आसान बार-सील10की अखंडता के लिए किसी भी चिंता के बिना चैंबर फिर से इकट्ठा करने के लिए बनाता है । यदि डिजाइन में अधिक स्थान को शामिल करने के लिए बदला जाना है, तो ध्यान रखें कि चैंबर के आकार में वृद्धि होने से जल वाष्प और ऑक्सीजन का संचरण भी बढ़ जाता है.

कार्बनिक उपकरणों के किसी भी परीक्षण आम तौर पर चतुर्थ लक्षण वर्णन14के दौरान तापमान नियंत्रण शामिल नहीं है । के रूप में कार्बनिक डिवाइस प्रदर्शन और स्थिरता तापमान6,7,8पर अत्यधिक निर्भर है, यह तुलना और रिपोर्ट प्रयोगशाला परीक्षण की reproducibility में एक महत्वपूर्ण समस्या पैदा कर सकता है परिणाम14. कार्बनिक उपकरणों के लिए मानक परीक्षण प्रोटोकॉल स्थापित करने का प्रयास29,30 सुझाव है कि एक तापमान माप और नियंत्रण किसी भी इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण विंयास में बनाया जाना चाहिए । इस समस्या को हल करने के लिए, वायुमंडलीय मंडलों दो संशोधनों है ।

पहला, एक thermocouple जांच feedthrough, पहले से ही उपकरण के केंद्र में एक अतिरिक्त संपर्क पिन के रूप में उपलब्ध डिजाइनों में लागू किया जाता है ( चित्रा 4में नीले डॉट्स देखें) । हालांकि यह केंद्र में रखा गया है कि डिवाइस भर में ढाल से पिक्सेल से पिक्सेल तापमान रीडिंग में अशुद्धियों को कम करने के लिए, thermocouple भी बनाए रखने की अंगूठी में ले जाया जा सकता है तो के रूप में बिजली के माप के साथ हस्तक्षेप नहीं है । पीएलए के कम थर्मल चालकता का मतलब है कि इस तरह के एक संशोधन बनाए रखने की अंगूठी के लिए धातु के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है ।

दूसरा, एक विधि के तापमान को नियंत्रित करने के लिए, एक तापविद्युत शीतलक/हीटिंग रिंग शीर्ष कक्ष के लिए लागू है । सिरेमिक कारतूस हीटिंग/शीतलक अंगूठी शीर्ष चैंबर के बाहरी उत्सर्जन या गर्मी फैलने के लिए लागू किया जा सकता है, के रूप में 16 चित्रमें दिखाया गया है । अंगूठी हीटिंग या ठंडा करने के लिए बस कक्ष पर रखा पक्ष पीछे से इस्तेमाल किया जा सकता है । पीएलए के कम थर्मल चालकता के कारण, इस विधि धातु के रूप में एक उच्च थर्मल प्रवाहकीय शीर्ष चैंबर सामग्री, के लिए ही प्रभावी है ।

Figure 16
चित्र 16: शीतलक के साथ चैंबर का एक विस्फोट दृश्य । इस पैनल एक ठंडा अंगूठी और गर्मी सिंक नीले रंग में दिखाया स्थान के साथ एक परीक्षण चैंबर विधानसभा के एक विस्फोट दृश्य दिखाता है । ध्यान दें कि एक इष्टतम प्रदर्शन के लिए, रॉड गर्मी डूब सभी अंगूठी के व्यास के चारों ओर रखा जाना चाहिए, न सिर्फ दो स्पष्टता के लिए यहां दिखाया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

गर्मी को प्रभावी ढंग से फैलने के लिए, एक गर्मी सिंक और प्रशंसक भी आपरेशन के दौरान इस्तेमाल किया जाना चाहिए । एक इष्टतम प्रदर्शन के लिए, गर्मी सिंक कवर क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए ठंडा अंगूठी के आसपास रखा जाना चाहिए । किसी भी प्रशंसक इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि मजबूत प्रशंसकों एक बेहतर प्रदर्शन प्रदान करेगा । शीतलन अंगूठी और गर्मी सिंक के आवेदन एक थर्मल प्रवाहकीय epoxy के साथ किया जा सकता है । जबकि सबसे epoxy एसीटोन के साथ हटाया जा सकता है, सुनिश्चित करें कि epoxy गर्मी सिंक से हटाया जा सकता है और अंगूठी आवेदन करने से पहले अगर हीटिंग की आवश्यकता है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखकों ने चैंबर्स के 3डी प्रिंटिंग के लिए पीटर Jonosson और मिल्ट्री न्यू मीडिया सेंटर को स्वीकार किया । इस शोध 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, इंजीनियरिंग उत्कृष्टता स्नातक ग्रीष्मकालीन अनुसंधान पुरस्कार के McMaster डीन द्वारा समर्थित था, और स्नातक अनुसंधान के अवसर कार्यक्रम ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ORION DELTA DESKTOP 3D PRINTER RTP SeeMeCNC 87999 Known in Report As: 3D Printer
1.75 mm PLA Filament SeeMeCNC 50241 Known in Report As: PLA
Somos® WaterShed XC 11122 chamber Somos printed at Custom Prototypes, Toronto. https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html
Known in Report As: Water resistant polymer
CURA CURA https://ultimaker.com/en/products/cura-software
Known in Report As: slicing software
Soldering iron with 600° F tip Weller WTCPT
Xtralien X100 Source Measure Unit Ossila E561 Known in Report As: SMU
ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates Ossila E221 Known in Report As: Zero insetion force/ZIF Test Board;
BNC Cable
Generic USB A - B
Generic USB A - Micro
#12 O-Ring Source unkown
Known in Report As: o-ring
116 Butyl O-Ring Global Rubber Products 116 VI70 Bought in-store
Known in Report As: o-ring
Retaining ring McMaster NA 3D printed in-house
Bottom Chamber McMaster NA 3D printed in-house
Top Chamber McMaster NA 3D printed in-house
KF50 Cast Clamp (Aluminum) Kurt J. Lesker QF50-200-C
KF50 Centering Ring (Aluminum) Kurt J. Lesker QF50-200-BRB
Sn60/Pb40 Solder MG Chemicals 4895-2270
#4-40 x 3/16" machine screw Hardware store
#4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert For Thermoplastic Fastenal 11125984 Fastenal requires to be affiliated with company/university
Known in Report As: #4-40 brass tapered threaded insert
Varian Torr Seal Vacuum Equipment High Vacuum Epoxy Vacuum Products Canada Inc. Known in Report As: low-pressure epoxy
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUS Mouser Electornics 818-S-100-D-3.5-G Known in Report As: pogo pin
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes Receptacle Solder Cup Mouser Electornics 818-R-100-SC Known in Report As: solder cup
1/4" Teflon Tubing Hardware store
Teflon tape Hardware store
1/4" Tube x 1/8" Male NPT Nickel Plated Brass Push-to-Connect Connector Fastenal 442064 Not the same ones used for this study, but are fuctionally equivalent
Known in Report As: push-to-connect pneumatic connector
1/8" NPT Tap and T-wrench Hardware store
1/4" Tube Push-to-Connect Manually Operated Valves Fluidline 7910-56-00 Known in Report As: manually operated push-to-connect valves
Adafruit DHT22 Humidity Sensor (small) Digi-Key 385 Known in Report As: internal humidity sensor
Adafruit DHT22 Humidity Sensor (large) Digi-Key Known in Report As: external humidity sensor
Arduino Uno Arduino
Glovebox environment
10 kOhm Resistor
Oscilla Xtralien Scientific Python IDE Oscilla https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python
Known in Report As: Python IDE

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References

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Mogus, E., Torres-Kulik, B., Gustin, C., Turak, A. A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing. J. Vis. Exp. (138), e56925, doi:10.3791/56925 (2018).

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