Un protocole pour la production de simples structurés organique des diodes électroluminescentes (OLED) est présenté.
Procédé de production de fluorescence retardée simple et efficace thermiquement activées organique des diodes électroluminescentes (OLED) basé sur chef invité ou émetteurs de donneur-accepteur exciplexe est présenté. Avec une procédure étape par étape, les lecteurs pourront à répéter et à produire des dispositifs OLED issus des émetteurs organiques simples. Une procédure de structuration permettant la création de la forme d’oxyde d’étain (ITO) indium personnalisée s’affiche. Elle est suivie par l’évaporation de toutes les couches, l’encapsulation et la caractérisation de chaque appareil. L’objectif final est de présenter une procédure qui donnera l’occasion de répéter l’information présentée dans cité de publication mais aussi en utilisant différents composés et structures afin de préparer les OLED efficaces.
Électronique organique rassemble tous les domaines de la chimie à la physique, en passant par la science des matériaux et d’ingénierie afin d’améliorer les technologies actuelles vers plus stable et plus efficace des structures et des dispositifs. Sur cette base, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) est une technologie qui ont démontré une grande amélioration au cours des dernières années, tant en termes d’efficacité et de stabilité1,2. Rapports disent que l’industrie OLED pour les écrans peut augmenter depuis les 16 milliards de dollars en 2016 à environ 40 milliards de dollars d’ici à 2020 et à plus de 50 milliards de 20263. C’est aussi trouver son chemin en éclairage général et micro-afficheurs visiocasques pour la réalité augmentée4. Applications telles que des capteurs biologiques pour des applications biomédicales est plus d’une application futuriste à l’heure actuelle, compte tenue des exigences pour les haute luminance et stabilité5. Cette tendance confirme la nécessité de structures de dispositif amélioré qui comprend des molécules plus efficaces à moins frais des ressources naturelles. Une meilleure compréhension des processus intrinsèques des matériaux utilisés pour les OLED est également d’une grande importance lors de la conception de ceux-ci.
Un écran OLED est une pile organique multicouche en sandwich entre deux électrodes, au moins un de ces derniers transparent. Chaque couche, conçu par conséquent à leur plus haute orbitale moléculaire occupée (HOMO) et plus bas inoccupé orbitale moléculaire (LUMO) et leur mobilité intrinsèque, ayant une fonction spécifique (injection, blocage et transport) dans le dispositif global. Le mécanisme est basé sur des porteurs de charge opposée (électrons et trous) qui voyagent à travers le dispositif où ils se réunissent dans une couche spécifique, recombiner les excitons de forme et de la désactivation de ces excitons vient l’émission d’un photon de6. Ce photon sera une caractéristique de la couche où la désactivation auront lieu7,8,9. Ainsi, dans l’attente des stratégies de conception moléculaire, différents émetteurs rouges, verts et bleus peuvent être synthétisés et appliqués à la pile. En les mettant ensemble, dispositifs blancs peuvent également être produite10,11. La couche électroluminescente d’un empilement OLED repose généralement sur le système de (G-H)-chef invité où l’invité est dispersé dans l’hôte pour éviter l’extinction de la lumière9 et réactions12par côté.
Il y a plusieurs façons de pousser les molécules à émettre de la lumière, avec fluorescence retardée activé à la chaleur (TADF) mis en place plus récemment13,14,15. TADF a permis l’augmentation de l’efficacité externe des appareils à partir d’un émetteur de fluorescence typique de 5 % jusqu’à 30 % par le biais de triplet récolte grâce à un petit singulet-triplet partage d’énergie dans un processus appelé croisement intersystème inverse (rISC). Il existe plusieurs façons de former les OLED efficaces axée sur les TADF : parmi les plus courants dans la littérature sont le système de G.-H. où l’État émissif est formé par une seule molécule16,17,18. Un deuxième système utilise un émetteur d’exciplexe formé entre un donneur d’électrons (D) et un électron accepteur (A) les molécules, qui sont simplement appelé le donneur-accepteur (D-A) système15,19,20, 21; Une petite gamme de dispositifs et matériaux TADF ont été signalés, rendement quantique externe très haut rendements14, atteignant une valeur de, par exemple, 19 % EQE22, indiquant clairement ce triplet très efficace de récolte est en cours et que 100 rendement quantique interne % est possible. Dans ces OLED axée sur les TADF, il faut quand choisir le matériel de l’hôte approprié puisque la polarité de l’environnement peut modifier l’état de transfert (CT) de charge de la section locale (LE) de l’état excité, par conséquent, réduire le mécanisme TADF. La procédure pour être pris en compte est similaire aux autres émetteurs fluorescents23. Ces dispositifs ont des structures relativement simple pile, généralement de 3 à 5 couches organiques et sans avoir besoin d’un p-i-n structure24, ce qui entraîne des tensions allumage ultra faible de l’ordre de 2,7 V et d’une épaisseur maximale d’environ 130 nm pour tous couches organiques afin de garantir un équilibre des charges bon.
Outre les propriétés des matériaux, la production de piles multicouches peut être soit être basée sur l’évaporation thermique sous vide (TEV) ou enduction centrifuge, l’ancien plus fréquente pour les petites molécules. Elle nécessite un contrôle précis de la température, pression, environnement, taux et épaisseur de chaque couche. Pour générant des couches G-H, le taux d’évaporation Co doit être contrôlé pour les rapports souhaités à obtenir. Également d’une extrême importance est le nettoyage des substrats utilisés pour les OLED qui peuvent entraîner dans des dispositifs de non-travail ou émissions inégales tout au long de l’émission de pixel25.
Par conséquent, cet article vise à toutes les étapes de préparation, la production et la caractérisation de dispositifs organiques et a l’intention d’aider les nouveaux spécialistes sur le protocole attention requis pour un rendement élevé et de la régularité de l’émission. Elle implique l’utilisation de DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) en émettant des commentaires dans un TADF G-H système16,26. Méthodes similaires peuvent être également implémentées pour la formation d’un exciplexe basé des systèmes D-A à l’aide de DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) en TAPC (4, 4′-Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- methylphenyl) Benzènamine])15, où la principale différence dans la procédure est le taux de concentration de la couche émissif mais il sensiblement modifie la nature d’émission (seule molécule CT d’émission vs exciplexe CT d’émission). Le système de G-H décrit ici a un émetteur unique molécule CT et implique l’évaporation de 5 couches avec 3 organique et 2 matériaux inorganiques. L’appareil est composé d’oxyde de bidon d’indium (ITO) appelé l’anode, 40 nm de N,N′-di(1-naphthyl) –N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (CNLC) sous la couche de transport du trou (HTL) et un total de 20 nm de 4, 4′-bis (N – CARBAZOLYLE) -1, 1′-biphenyl (CBP) avec 10 % de DPTZ-DBTO2 comme la couche électroluminescente basée sur le système de G-H. 60 nm de 2,2′,2″-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazole) (TPBi) est ensuite utilisée comme la couche de transport d’électrons (ETL) et de 1 nm de la Floride (FRV) de Lithium comme couche d’injection électronique (EIL). 100 nm de l’aluminium (Al) finalise l’appareil comme une cathode. Un diagramme de l’ensemble de la procédure se trouvent à la Figure 1. Les épaisseurs des matières organiques ont été choisis pour être semblable à d’autres appareils utilisés dans la littérature. La mobilité de chaque couche doit être soigneusement examinée quant à assurer un équilibre de bon transporteur à l’intérieur de la couche. L’opération du FRV est basée sur un effet de tunnel, c’est-à-dire, les transporteurs de voyage à travers les tunnels d’un FRV emballé, assurant une meilleure injection pour les couches de transport. Cela signifie des couches minces (entre 0,8 et 1,5 nm) sont requis27. La couche de Al doit être assez épaisse pour éviter toute oxydation (70 nm est une exigence minimale).
Le présent protocole a vous présenter un outil efficace pour la structuration, la production, l’encapsulation et la caractérisation des OLED issu de petits poids moléculaire TADF émettant ou émettant exciplexe couches. L’évaporation thermique sous vide organique permet la production de films minces (de quelques Å à des centaines de nm) de matériaux organiques et inorganiques et les voies de la produits, pour les porteurs de charge à recombiner, d’où la lumière va être émise. Bien que polyvalent, la production de l’appareil est assez limitée à l’évaporateur , le nombre de sources organiques et inorganiques disponibles ou la possibilité de plus d’une évaporation en même temps (co – et tri-évaporations sont très fréquents, particulièrement dans des dispositifs TADF). Des systèmes plus avancés peuvent permettre l’évaporation de plus de 3 sources en même temps, qui peuvent être utile pour des applications telles que blanc-OLED28 pour les écrans et l’éclairage général. Néanmoins, un compromis entre la complexité de l’appareil et ses performances doivent être remplie. La multifonctionnalité de cette procédure d’évaporation permet également de faire des études différentes qui vont au-delà de ce travail. Ceux-ci incluent les effets de l’épaisseur de la couche, la concentration de dopant, fonctionnalités de couche ou même étudient la mobilité inhérente de nouveaux calques. Le contrôle précis sur les tarifs des couches simples et co évaporés est également crucial puisqu’il permet la formation des couches uniformes avec des rations précises contrôlées.
Il est recommandé que toutes les mesures du présent protocole sont effectués dans un environnement contrôlé et, plus important encore pour l’encapsulation, à l’intérieur d’une boîte à gants afin d’éviter toute dégradation ambiante connexe. Enfin, une sphère d’Ulbricht est plus accueillie car il fournit une analyse plus détaillée des électriques et optiques. Avec cet esprit, toutes les étapes d’introduction théorique à la production et la caractérisation des OLED axée sur les TADF ont été présentés dans le présent protocole mettant en valeur toutes ces différentes étapes permettant la fabrication de dispositifs stables qui, lorsque encapsulé, peut durer pour les longues périodes de temps.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs aimerait le projet « Excilight » dont le financement reçu de H2020-ACEM-ITN-2015/674990.
N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine | NPB | Sigma Aldrich | 556696 | Sublimed grade |
4,4′-Bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl | CBP | Sigma Aldrich | 699195 | Sublimed grade |
2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) | TPBi | Sigma Aldrich | 806781 | Sublimed grade |
Lithium Floride 99.995% | LiF | Sigma Aldrich | 669431 | |
Aluminum 99.999% | Al | Alfa Aesar | 14445 | |
Acetone 99.9% | Acetone | Sigma Aldrich | 439126 | |
Isopropyl alcohol 99.9 % | IPA | Sigma Aldrich | 675431 | |
Photoresist | DOW Electronic Materials | Microposit S1813 | ||
Developer | DOW Electronic Materials | Microposit 351 | ||
Hydrochloric acid 37% | HCl | Sigma Aldrich | 435570 | |
Nitric acid 70% | HNO3 | Sigma Aldrich | 258113 | |
Encapsulation resin | Delo | Kationbond GE680 | ||
Encapsulation square glass 15x15mm | Agar | AGL46s15-4& | ||
ITO | Naranjo Substrates | Custom made |