En protokol til fremstilling af enkle struktureret organisk lysemitterende dioder (OLED) er præsenteret.
En metode til fremstilling af enkle og effektive termisk aktiveret forsinket fluorescens organisk lysemitterende dioder (OLED) baseret på gæst-vært eller exciplex donor-acceptor udledere præsenteres. Med en trinvis fremgangsmåde, vil læserne kunne gentage og producere OLED enheder baseret på simple organiske udledere. En mønstret procedure tillader oprettelse af personlig indium tin oxid (ITO) figuren er vist. Dette er efterfulgt af fordampning af alle lag, indkapsling og karakterisering af hver individuel enhed. Det endelige mål er at præsentere en procedure, der vil give mulighed for at gentage de oplysninger, der præsenteres i nævnte offentliggørelse, men også ved hjælp af forskellige stoffer og strukturer for at forberede effektive OLED.
Økologisk electronics samler alle felter fra kemi til fysik, går gennem materialevidenskab og teknik for at forbedre de nuværende teknologier mere effektiv og mere stabile strukturer og enheder. Fra dette, organisk lysemitterende dioder (OLED) er en teknologi, der har vist store forbedringer i de sidste par år, både hvad angår effektivitet og stabilitet1,2. Rapporter siger, at OLED branchen for skærme kan stige fra 16 milliarder dollars i 2016 til omkring 40 milliarder dollars inden 2020 og mere end 50 milliarder af 20263. Det også finder vej til generel belysning og hoved-monteret microdisplays for augmented reality4. Programmer som økologisk sensorer for biomedicinske programmer er mere af en futuristisk ansøgning i øjeblikket, da kravene for både høj luminans og stabilitet5. Denne tendens bekræfter behovet for forbedret enhed strukturer, der indeholder mere effektiv molekyler på mindre bekostning af naturressourcerne. En bedre forståelse af de iboende processer af materialer for OLED er også af stor betydning, når du udformer disse.
En OLED er en flerstrenget økologisk stak klemt inde mellem to elektroder, mindst et af sidstnævnte gennemsigtig. Hvert lag, beregnet i overensstemmelse hermed har til deres højeste besatte molekylære orbital (HOMO) og lavest ubesatte molekylære orbital (LUMO) og deres iboende mobilitet, en bestemt funktion (injektion, blokering og transport) i den overordnede enhed. Mekanismen er baseret på modsatte ladning luftfartsselskaber (elektroner og huller) rejser på tværs af enheden, hvor de mødes i et bestemt lag, kombinere form excitons og fra inaktivering af disse excitons kommer emission af en foton6. Denne foton vil være karakteristisk for det lag, hvor inaktivering finder sted7,8,9. Så, indtil molekylære designstrategier, forskellige røde, grønne og blå udledere kan syntetiseres og anvendes til stakken. At sætte dem sammen, kan hvid enheder også være produceret10,11. Det udsender lag af en OLED stakken er normalt baseret på gæst-vært (G-H) system hvor gæsten er spredt i vært at undgå dæmper lys9 og side reaktioner12.
Der er flere måder at skubbe molekyler til at udsende lys, med termisk aktiveret forsinket fluorescens (TADF) gennemført senest13,14,15. TADF tilladt for en forøgelse af den eksterne effektivitet af enheder fra 5% af en typisk fluorescens udleder op til 30% ved triplet høst gennem en lille singlet-triplet energi-opdeling i en proces kaldet reverse intersystem passage (rISC). Der er flere måder at danne effektive TADF-baserede OLED: en af de mest almindelige i litteraturen er G-H systemet hvor den emissive stat er dannet af en enkelt molekyle16,17,18. Et andet system bruger en exciplex emitter dannet mellem en elektron donor (D) og en elektron acceptor (A) molekyler, der kaldes simpelthen donor-acceptor (D-A) system15,19,20, 21; Et lille udvalg af TADF materialer og udstyr er blevet rapporteret, højtydende meget høje eksterne quantum udbytter14, at nå en værdier, for eksempel, 19% EQE22, der tydeligt angiver denne meget effektive triplet høst foregår og der 100 % indre kvante effektivitet er mulig. I disse TADF-baserede OLED, skal pleje tages ved valg af korrekt vært materiale som polariteten af miljøet kan ændre tilstanden afgift overførsel (CT) fra lokalt ophidset (LE) tilstand, således at reducere TADF mekanisme. Proceduren, der tages i betragtning er magen til andre fluorescerende udledere23. Sådanne enheder har relativt simpel stack strukturer, typisk 3-5 økologiske lag, og uden savn i en p-i-n strukturere24, hvilket resulterer i ultra-lav turn-on spændinger omkring 2,7 V og en maksimal tykkelse på omkring 130 nm for alle organiske lag sikrer en god afgift balance.
Bortset fra materialer egenskaber, kan produktion af multi-lag stakke være enten baseres på vakuum termisk fordampning (VTE) eller spin-coating, den tidligere hyppigere for små molekyler. Det kræver præcis kontrol over temperatur, tryk, miljø, sats, og tykkelsen af hvert lag. For udsender G-H lag, skal satserne for Co fordampning kontrolleres for de ønskede nøgletal der skal indhentes. Også er af yderste vigtighed rensning af substrater bruges til OLED, hvilket kan resultere i ikke-arbejdende enheder eller ujævn emissioner i hele den udsender pixel25.
Derfor, denne artikel tager sigte på alle trin af forberedelse, produktion og karakterisering af økologiske enheder og har til hensigt at hjælpe nye specialister på omhyggelig protokollen kræves for høj effektivitet og jævnhed af emission. Det indebærer brug af DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) som udsender gæst i en TADF G-H system16,26. Lignende metoder kan gennemføres også til dannelsen af en exciplex baseret D-A-systemer ved hjælp af DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) i TAPC (4, 4′-Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- methylphenyl) benzenamine])15, hvor den største forskel i proceduren er koncentrationsgrad i de emissive lag men det væsentligt ændrer arten af emissioner (enkelt molekyle CT emission vs exciplex CT emission). G-H systemet beskrevet her er et enkelt molekyle CT emitter og involverer fordampning af 5 lag med 3 økologiske og 2 uorganiske materialer. Enheden består af indium tin oxid (ITO) som anode, 40 nm i N,N′-di(1-naphthyl) –N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) som hul transport layer (HTL), og en samlede 20 nm 4, 4′-bis (Nielsen – carbazolyl) -1, 1 ‘-biphenyler (CBP) med 10% af DPTZ-DBTO2 som den udsender lag baseret på G-H-system. 60 nm af 2,2′,2″-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol) (TPBi) bruges derefter som elektron transport layer (ETL) og 1 nm af Lithium Floride (LiF) som elektron injektion lag (EIL). 100 nm af aluminium (Al) færdiggør enheden som en katode. Et diagram over hele proceduren kan findes i figur 1. Tykkelser af organics blev valgt til at være magen til andre enheder, der bruges i litteraturen. Mobilitet for hvert lag skal undersøges omhyggeligt sikres god luftfartsselskab balance inden for lag. Operation for LiF er baseret på en Tunneling effekt, dvs., luftfartsselskaber rejse gennem tunneler af en pakket LiF, at sikre en bedre injektion til transport lag. Dette betyder, at tynde lag (mellem 0.8 og 1,5 nm) er påkrævet27. Lag af Al skal være tyk nok til at forhindre enhver oxidation (70 nm er en minimal krav).
Denne protokol har til formål at præsentere et effektivt værktøj til mønstre, produktion, indkapsling og karakterisering af OLEDs baseret på små molekylvægt TADF-udsender eller exciplex energieffektiv lag. Den økologiske vakuum termisk fordampning giver mulighed for fremstilling af tynd film (fra et par Å til hundredvis af nm) af organiske og uorganiske materialer og producere veje for afgift luftfartsselskaber kan kombinere hvorfra lyset vil blive udledt. Selvom alsidige, er enhed produktion forholdsvis begrænset til den fordamper dvs. antallet af organiske og uorganiske kilder tilgængelige eller muligheden for mere end én fordampning på samme tid (co – og tri-evaporations er meget almindelige, især i TADF enheder). Mere avancerede systemer kan give mulighed for fordampning af mere end 3 kilder på samme tid, som kan være nyttige til applikationer såsom hvid-OLED28 for displays og almindelig belysning. Ikke desto mindre skal en trade-off mellem enhed kompleksitet og dens ydeevne opfyldes. Denne fordampning procedure multifunktionalitet giver også mulighed for forskellige undersøgelser, der går ud over dette arbejde at gøre. Disse omfatter virkninger af lagtykkelse, dopant koncentration, lag funktionalitet eller studere endda de iboende mobiliteter af nye lag. Den fin kontrol over satser for enkelt og co fordampet lag er også afgørende, da det giver mulighed for dannelse af ensartet film med kontrolleret præcise rationer.
Det anbefales, at alle trin i denne protokol er udført i et kontrolleret miljø, og endnu vigtigere for indkapsling, inde i et handskerum at undgå enhver omgivende relaterede nedbrydning. Endelig er en Integrationskuglens mest velkommen, da det giver en mere detaljeret elektrisk og optisk analyse. Med denne sind, blev alle trin fra teoretisk Introduktion til produktion og karakterisering af TADF-baseret OLED præsenteret i denne protokol, fremhæve alle disse forskellige stadier, tillade produktion af stabile enheder, når indkapslet, kan vare i store perioder.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne anerkende projektets”Excilight”, som fik støtte fra H2020-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 |