सरल संरचित कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (oleds) के उत्पादन के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है ।
सरल और कुशल थर्मल-सक्रिय देरी प्रतिदीप्ति कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (oleds) अतिथि-मेजबान या exciplex दाता-स्वीकारकर्ता उत्सर्जन पर आधारित उत्पादन के लिए एक विधि प्रस्तुत की है । एक कदम दर कदम प्रक्रिया के साथ, पाठकों को दोहराने और सरल कार्बनिक उत्सर्जक पर आधारित OLED उपकरणों का उत्पादन करने में सक्षम हो जाएगा । निजीकृत इंडियम टिन ऑक्साइड (इतो) आकार के निर्माण की अनुमति देने के लिए एक पैटर्न प्रक्रिया दिखाया गया है । यह सभी परतों, encapsulation और प्रत्येक व्यक्ति डिवाइस के लक्षण वर्णन के वाष्पीकरण के द्वारा पीछा किया है । अंत लक्ष्य के लिए एक प्रक्रिया है कि उद्धृत प्रकाशन में प्रस्तुत की जानकारी दोहराने का अवसर देना होगा, लेकिन यह भी अलग यौगिकों और संरचनाओं का उपयोग करने के लिए कुशल oleds तैयार है ।
कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स भौतिकी के लिए रसायन विज्ञान से सभी क्षेत्रों को एक साथ लाता है, और अधिक कुशल और अधिक स्थिर संरचनाओं और उपकरणों की दिशा में वर्तमान प्रौद्योगिकियों में सुधार करने के क्रम में सामग्री साइंस और इंजीनियरिंग के माध्यम से जा रहे हैं । इस से, कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (oleds) एक तकनीक है कि पिछले कुछ वर्षों में महान सुधार दिखाया है, दोनों दक्षता और स्थिरता के मामले में1,2है । रिपोर्टों का कहना है कि प्रदर्शित करने के लिए OLED उद्योग २०१६ में १६,०००,०००,००० डॉलर से २०२० के आसपास ४०,०००,०००,००० डॉलर और ५०,०००,०००,००० से अधिक २०२६ से बढ़ सकता है3। यह भी सामांय प्रकाश और सिर संवर्धित-वास्तविकता4के लिए microdisplays घुड़सवार में अपना रास्ता खोज रहा है । जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए कार्बनिक सेंसर की तरह आवेदन पल में एक भविष्य आवेदन की अधिक है, दोनों उच्च चमकदार और स्थिरता5के लिए आवश्यकताओं को देखते हुए । इस प्रवृत्ति में सुधार डिवाइस संरचनाओं कि प्राकृतिक संसाधनों की कम कीमत पर अधिक कुशल अणुओं को शामिल करने की आवश्यकता की पुष्टि करता है । oleds के लिए इस्तेमाल सामग्री की अंतर्निहित प्रक्रियाओं की एक बेहतर समझ भी काफी महत्व का है जब इन डिजाइनिंग ।
एक OLED एक बहु स्तरित कार्बनिक दो इलेक्ट्रोड के बीच पाटों ढेर, बाद में से कम से एक पारदर्शी है । प्रत्येक परत, उनके सबसे अधिक कब्जा आणविक कक्षीय (होमो) और सबसे कम खाली आणविक कक्षीय (LUMO) और उनके आंतरिक गतिशीलता के लिए तदनुसार डिजाइन, एक विशिष्ट समारोह है (इंजेक्शन, रुकावट, और परिवहन) समग्र डिवाइस में । तंत्र विपरीत चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉनों और छेद) डिवाइस जहां वे एक विशिष्ट परत में मिलने भर में यात्रा पर आधारित है, excitons फार्म और इन excitons की निष्क्रियता से गठबंधन एक फोटॉन6के उत्सर्जन आता है । इस फोटॉन परत की एक विशेषता होगी, जहां निष्क्रियता7,8,9जगह ले रहा है । तो, लंबित आणविक डिजाइन रणनीतियों, अलग लाल, हरे और नीले उत्सर्जक और संश्लेषित किया जा सकता है स्टैक करने के लिए लागू होता है । उंहें एक साथ लाना, सफेद उपकरणों को भी10,11उत्पादन किया जा सकता है । एक OLED ढेर के उत्सर्जन परत आमतौर पर अतिथि-मेजबान (जी एच) प्रणाली जहां अतिथि मेजबान में फैलाया है प्रकाश9 के शमन से बचने के लिए और द्वारा साइड प्रतिक्रियाओं12पर आधारित है ।
वहां कई तरह के अणुओं को धक्का प्रकाश उत्सर्जन, थर्मल के साथ-सक्रिय देरी प्रतिदीप्ति (TADF) और हाल ही में13,14,15कार्यांवित कर रहे हैं । TADF एक ठेठ प्रतिदीप्ति उत्सर्जक के माध्यम से उपकरणों की बाह्य दक्षता की वृद्धि के लिए अनुमति दी 30% करने के लिए एक छोटे स्वेटर-triplet ऊर्जा के माध्यम से triplet संचयन के माध्यम से एक प्रक्रिया में विभाजन रिवर्स प्रणाली पार (rISC) बुलाया । कुशल TADF आधारित oleds के रूप में कई तरीके हैं: साहित्य में सबसे आम में से एक है जी एच प्रणाली जहां छोड़नेवाला राज्य एक एकल अणु द्वारा गठित है16,17,18। एक दूसरी प्रणाली एक exciplex एक इलेक्ट्रॉन दाता के बीच गठित उत्सर्जक का उपयोग करता है (घ) और एक इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता (एक) अणुओं, जो बस दाता-स्वीकार (डी-ए) प्रणाली15,19,20, कहा जाता है 21; TADF सामग्री और उपकरणों की एक छोटी सी रेंज की रिपोर्ट किया गया है, बहुत उच्च बाह्य क्वांटम पैदावार14उपज, के एक मूल्यों तक पहुंचने, उदाहरण के लिए, 19% EQE22, स्पष्ट रूप से संकेत है कि बहुत कुशल triplet कटाई होने वाली है और कि १०० % आंतरिक क्वांटम दक्षता संभव है । इन TADF आधारित oleds, देखभाल जब पर्यावरण की ध्रुवीयता के रूप में उचित मेजबान सामग्री को चुनने के प्रभारी स्थानांतरण (सीटी) राज्य स्थानीय उत्तेजित (LE) राज्य से दूर बदल सकते है लिया जाना चाहिए, इसलिए, TADF तंत्र को कम करने । प्रक्रिया को ध्यान में रखा जा करने के लिए अंय फ्लोरोसेंट उत्सर्जक23के समान है । इस तरह के उपकरणों अपेक्षाकृत सरल ढेर संरचनाओं है, आमतौर पर 3 से 5 कार्बनिक परतों, और एक पी-i-n संरचना24की आवश्यकता के बिना, २.७ V के आदेश के अल्ट्रा कम बारी वोल्टेज पर जिसके परिणामस्वरूप और सभी के लिए चारों ओर १३० एनएम की एक अधिकतम मोटाई कार्बनिक परतों के लिए एक अच्छा शुल्क संतुलन की गारंटी ।
इसके अलावा ‘ सामग्री के गुणों से, बहु स्तरित ढेर के उत्पादन या तो निर्वात थर्मल वाष्पीकरण (VTE) या स्पिन कोटिंग, छोटे अणुओं के लिए पूर्व और अधिक के आधार पर किया जा सकता है । यह तापमान, दबाव, पर्यावरण, दर, और प्रत्येक परत की मोटाई पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है । जी एच परतों के उत्सर्जन के लिए, सह वाष्पीकरण की दरों को वांछित अनुपात के लिए नियंत्रित किया जा करने के लिए प्राप्त किया जाना है । इसके अलावा अत्यधिक महत्व के oleds जो गैर काम कर रहे उपकरणों या उत्सर्जन पिक्सेल25भर में असमान में परिणाम कर सकते है के लिए इस्तेमाल सब्सट्रेट की सफाई है ।
इसलिए, इस अनुच्छेद तैयारी, उत्पादन, और कार्बनिक उपकरणों के लक्षण वर्णन के सभी कदम पर करना है और सावधान उच्च दक्षता और उत्सर्जन की समता के लिए आवश्यक प्रोटोकॉल पर नए विशेषज्ञों की मदद करना चाहता है । इसमें DPTZ-DBTO2 (2, 8-बीआईएस (10H-phenothiazin-10-yl) dibenzothiophene-एस, एस-डाइऑक्साइड) का उपयोग शामिल है जो एक TADF जी एच सिस्टम16,26में उत्सर्जक अतिथि के रूप में होता है । डीटीBuCz-DBTO2 (2, का उपयोग करते हुए एक exciplex आधारित एक प्रणाली के गठन के लिए इसी तरह के तरीके भी लागू किया जा सकता है 8-भा ज प (3, 6-डि-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl) dibenzothiophene-s, s-डाइऑक्साइड) में TAPC (4, 4 ′-Cyclohexylidenebis [n, n-बीआईएस (4- methylphenyl) benzenamine])15, जहां प्रक्रिया में मुख्य अंतर छोड़नेवाला परत की एकाग्रता अनुपात है, लेकिन यह काफी उत्सर्जन की प्रकृति में परिवर्तन (एकल अणु सीटी उत्सर्जन बनाम exciplex सीटी उत्सर्जन) । जी एच प्रणाली यहां वर्णित एक अणु सीटी उत्सर्जक है और 3 कार्बनिक, और 2 अकार्बनिक सामग्री के साथ 5 परतों के वाष्पीकरण शामिल है । डिवाइस इंडियम टिन ऑक्साइड (इतो) anode, एनके ४० एनएम के रूप में से बना है,n′-di (1-naphthyl)-n,n′-diphenyl-(1, 1 ′-biphenyl)-4, 4 ‘-डायमाइन (NPB) होल ट्रांसपोर्ट लेयर (HTL) के रूप में, और 4 के कुल 20 एनएम, 4 ′-बीआईएस (एन -carbazolyl)-1, 1 ′-biphenyl (CBP) के साथ 10% DPTZ-DBTO2 के साथ उत्सर्जन परत के रूप में जी एच प्रणाली पर आधारित है । ६० एनएम के 2, 2 ‘, 2 “-(1, 3, 5-benzinetriyl)-tris (1-फिनाइल-1एच-benzimidazole) (TPBi) तो इलेक्ट्रॉन परिवहन परत (ETL) और 1 एनएम लिथियम Floride (लिफ) के रूप में इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन परत (ईआईएल) के रूप में प्रयोग किया जाता है । एल्यूमीनियम (अल) के १०० एनएम एक कैथोड के रूप में उपकरण finalizes । पूरी प्रक्रिया का एक आरेख चित्रा 1में पाया जा सकता है । ऑर्गेनिक्स की मोटाई को साहित्य में इस्तेमाल किए जाने वाले अन्य उपकरणों के समान चुना गया. प्रत्येक परत की गतिशीलता सावधानी के रूप में परत के अंदर अच्छा वाहक संतुलन सुनिश्चित करने के लिए जांच की जानी चाहिए । लिफ के आपरेशन एक tunnelling प्रभाव पर आधारित है, यानी, वाहक एक पैक लिफ की सुरंगों के माध्यम से यात्रा, परिवहन परतों के लिए एक बेहतर इंजेक्शन सुनिश्चित. इसका मतलब है पतली परतों (०.८ और १.५ एनएम के बीच)27आवश्यक हैं । अल की परत काफी मोटी किसी भी ऑक्सीकरण को रोकने के लिए होना चाहिए (७० एनएम एक ंयूनतम आवश्यकता है) ।
वर्तमान प्रोटोकॉल का उद्देश्य, उत्पादन, encapsulation और छोटे आणविक-भार TADF-उत्सर्जक या exciplex-उत्सर्जन परतों पर आधारित oleds के लक्षण वर्णन के लिए एक प्रभावी उपकरण प्रस्तुत करना है । कार्बनिक वैक्यूम थर्मल वाष्पीकरण पतली फिल्मों के उत्पादन के लिए अनुमति देता है (कुछ Å से एनएम के सैकड़ों करने के लिए) दोनों कार्बनिक और अकार्बनिक सामग्री और प्रभारी वाहकों के लिए रास्ते का उत्पादन से गठबंधन है जो प्रकाश उत्सर्जित किया जाएगा । हालांकि बहुमुखी, डिवाइस उत्पादन काफी वाष्पीकरण अर्थात् करने के लिए सीमित है , कार्बनिक और अकार्बनिक उपलब्ध स्रोतों या एक ही समय में एक से अधिक वाष्पीकरण की संभावना की संख्या (सह और त्रि-वाष्पीकरण बहुत आम हैं, विशेष रूप से TADF उपकरणों में) । अधिक उंनत सिस्टम एक ही समय में 3 से अधिक स्रोतों के वाष्पीकरण के लिए अनुमति दे सकता है, जो अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकता है जैसे सफेद oleds28 प्रदर्शित करता है और सामांय प्रकाश व्यवस्था के लिए । फिर भी, एक व्यापार बंद युक्ति जटिलता और उसके प्रदर्शन के बीच से मुलाकात की जानी चाहिए । इस वाष्पीकरण प्रक्रिया के multifunctionality भी अलग अध्ययन है कि इस काम से परे जाने की अनुमति देता है । ये परत मोटाई, dopant एकाग्रता, परत कार्यशीलता के प्रभाव या यहां तक कि नई परतों के अंतर्निहित मोबिल का अध्ययन शामिल हैं । एकल और सह-काफूर परतों की दरों पर ठीक नियंत्रण भी महत्वपूर्ण है क्योंकि यह नियंत्रित सटीक राशन के साथ वर्दी फिल्मों के गठन के लिए अनुमति देता है ।
यह सिफारिश की है कि इस प्रोटोकॉल के सभी कदम एक नियंत्रित वातावरण में किया जाता है और, encapsulation के लिए और अधिक महत्वपूर्ण बात, एक glovebox के अंदर किसी भी परिवेश से संबंधित क्षरण से बचने के लिए । अंत में, एक एकीकृत क्षेत्र सबसे अधिक के रूप में यह एक अधिक विस्तृत विद्युत और ऑप्टिकल विश्लेषण के लिए प्रदान करता है का स्वागत किया है । इस मन के साथ, TADF के उत्पादन और लक्षण वर्णन के लिए सैद्धांतिक परिचय से सभी कदम-oleds आधारित इस प्रोटोकॉल में प्रस्तुत किया गया था इन सभी विभिंन स्थिर उपकरणों के उत्पादन की अनुमति चरणों पर प्रकाश डाला है कि, जब encapsulated, पिछले कर सकते है समय की बड़ी अवधि के लिए ।
The authors have nothing to disclose.
लेखक “Excilight परियोजना” जो H2020 से धन प्राप्त स्वीकार करना चाहूंगा-MSCA-ITN-2015/674990 ।
N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine | NPB | Sigma Aldrich | 556696 | Sublimed grade |
4,4′-Bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl | CBP | Sigma Aldrich | 699195 | Sublimed grade |
2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) | TPBi | Sigma Aldrich | 806781 | Sublimed grade |
Lithium Floride 99.995% | LiF | Sigma Aldrich | 669431 | |
Aluminum 99.999% | Al | Alfa Aesar | 14445 | |
Acetone 99.9% | Acetone | Sigma Aldrich | 439126 | |
Isopropyl alcohol 99.9 % | IPA | Sigma Aldrich | 675431 | |
Photoresist | DOW Electronic Materials | Microposit S1813 | ||
Developer | DOW Electronic Materials | Microposit 351 | ||
Hydrochloric acid 37% | HCl | Sigma Aldrich | 435570 | |
Nitric acid 70% | HNO3 | Sigma Aldrich | 258113 | |
Encapsulation resin | Delo | Kationbond GE680 | ||
Encapsulation square glass 15x15mm | Agar | AGL46s15-4& | ||
ITO | Naranjo Substrates | Custom made |