Um protocolo para a produção de simples estruturados orgânicas diodos emissores de luz (OLEDs) é apresentado.
Um método para produzir fluorescência de atraso tèrmica ativado simples e eficiente orgânico diodos emissores de luz (OLEDs) baseados em comentários-host ou emissores de doador-aceitador exciplex é apresentado. Com um procedimento passo a passo, os leitores poderão repetir e produzir dispositivos OLED com base em simples orgânicos emissores. Um procedimento de padronização, permitindo a criação da forma de metal personalizado em óxido de estanho (ITO) é mostrado. Isto é seguido pela evaporação de todas as camadas, encapsulação e caracterização de cada dispositivo individual. O objetivo final é apresentar um procedimento que dará a oportunidade de repetir a informação apresentada na citada publicação, mas também usando diferentes compostos e estruturas para preparar OLEDs eficientes.
Eletrônica orgânica reúne todos os campos da química à física, passando por ciência dos materiais e engenharia a fim de melhorar as tecnologias atuais para dispositivos e estruturas mais eficientes e mais estável. A partir disso, orgânicos diodos emissores de luz (OLEDs) é uma tecnologia que tem mostrado grandes melhorias durante os últimos anos, tanto em termos de eficiência e estabilidade1,2. Os relatórios dizem que a indústria OLED para exposições pode aumentar desde os 16 bilhões de dólares em 2016 para cerca de 40 bilhões de dólares até 2020 e mais de 50 bilhões por 20263. Também é encontrar seu caminho para a iluminação geral e capacetes microdisplays para RV4. Aplicações como sensores orgânicos para aplicações biomédicas é mais um aplicativo futurista no momento, tendo em conta os requisitos para alta luminância e estabilidade5. Esta tendência confirma a necessidade de estruturas de dispositivo melhorado que inclui moléculas mais eficientes, menos a expensas dos recursos naturais. Uma melhor compreensão dos processos inerentes dos materiais utilizados para OLEDs também é de grande importância, ao projetar estas.
Um OLED é uma pilha de orgânica multi-camadas imprensada entre dois eletrodos, pelo menos um destes últimos transparente. Cada camada, projetada em conformidade a sua orbital molecular ocupado mais alto (HOMO) e orbital molecular mais baixo desocupado (LUMO) e sua mobilidade intrínseca, tem uma função específica (injeção, bloqueio e transporte) no dispositivo global. O mecanismo baseia-se no oposto das transportadoras de carga (elétrons e buracos) viajar através do dispositivo onde se encontram em uma camada específica, recombinam de excitons formulário e para a desativação destas excitons vem a emissão de um fóton6. Este fóton será uma característica da camada onde a desativação está tomando lugar7,8,9. Então, pendente estratégias de planejamento molecular, diferentes emissores de vermelhos, verdes e azuis podem ser sintetizados e aplicados para a pilha. Colocá-los juntos, dispositivos de brancos também podem ser produzido10,11. A camada emitindo de uma pilha OLED é geralmente baseada no sistema (G-H) comentários-host onde o convidado é dispersado no host para evitar a têmpera de luz9 e reações12a lado.
Existem várias maneiras para empurrar as moléculas a emitir luz, com fluorescência retardada tèrmica ativado (TADF) mais recentemente implementado13,14,15. TADF permitido para o aumento da eficiência dos dispositivos de 5% de um emissor de fluorescência externo acima de 30% por meio de triplet colheita através de um pequeno singlete-triplete divisão de energia em um processo chamado cruzamento intersystem reverso (rISC). Existem várias maneiras para formar eficientes baseados em TADF OLEDs: um dos mais comuns na literatura é o sistema G-H, onde o estado emissivo é formado por uma única molécula16,17,18. Um segundo sistema utiliza um emissor de exciplex formado entre um doador de elétron (D) e moléculas de aceptor (A) um elétron, que são chamados simplesmente do doador-aceitador (D-A) sistema15,19,20, 21. o; Um pequeno intervalo de TADF materiais e dispositivos têm sido relatados, rendendo quântica externa muito alta produz14, atingindo um valores de, por exemplo, 19% EQE22, indicando claramente que muito eficiente triplet colheita está ocorrendo e que 100 % de eficiência quântica interno é possível. Nesses OLEDs baseados em TADF, deve ter cuidado ao escolher o material adequado acolhimento conforme a polaridade do ambiente pode alterar o estado de transferência (CT) de carga longe o local animado estado (LE), portanto, reduzindo o mecanismo TADF. O procedimento a ser tomado em consideração é semelhante a outros emissores fluorescentes23. Tais dispositivos têm estruturas de pilha relativamente simples, tipicamente de 3 a 5 camadas orgânicas e sem a necessidade de um p-i-n estrutura24, resultando em tensões de excitação ultra baixo da ordem de 2,7 V e espessura máxima de cerca de 130 nm para todos camadas orgânicas para garantir um equilíbrio de carga boa.
Além das propriedades dos materiais, a produção de pilhas múltiplas camadas pode ser também basear-se na evaporação térmica a vácuo (TEV) ou rotação-revestimento, o primeiro mais frequente para pequenas moléculas. Requer um controle preciso sobre a temperatura, pressão, ambiente, taxa e espessura de cada camada. Para emitir a camadas de G-H, as taxas de evaporação co precisam ser controladas para os rácios desejados a ser obtido. Também de extrema importância é a limpeza de substratos utilizados para OLEDs, que podem resultar em dispositivos não-trabalho ou emissões irregulares em todo o pixel emitindo25.
Portanto, este artigo destina-se a todas as etapas de preparação, produção e caracterização de dispositivos orgânicos e tem a intenção de ajudar novos especialistas no cuidado protocolo exigido pela alta eficiência e uniformidade de emissão. Envolve o uso de DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) como emitindo comentários em um sistema de TADF G-H16,26. Métodos semelhantes também podem ser implementados para a formação de um sistemas de D-A exciplex baseado usando DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) em TAPC (4, 4 ‘-Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- aminobenzeno metilfenil)])15, onde a principal diferença no procedimento é a relação de concentração da camada emissivo mas significativamente muda a natureza da emissão (única molécula CT emissão vs exciplex CT de emissão). O sistema G-H descrito aqui tem um emissor de molécula CT e envolve a evaporação de 5 camadas com 3 orgânico e 2 materiais inorgânicos. O dispositivo é composto de óxido da lata do indium (ITO) como o ânodo, 40 nm de N,N′-di(1-naphthyl) –N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) como a camada de transporte (HTL) do buraco e um total de 20 nm 4, 4 ‘-bis (N – carbazolyl) -1, 1 ‘-bifenil (CBP) com 10% de DPTZ DBTO2 como camada luminescente, baseada no sistema G-H. 60 nm de 2,2′,2″-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol) (TPBi) é usado como a camada de transporte de elétrons (ETL) e 1 nm de Floride de lítio (LiF) como camada de injeção do elétron (EIL). 100 nm de alumínio (Al) finaliza o dispositivo como um cátodo. Um diagrama de todo o processo pode ser encontrado na Figura 1. As espessuras dos produtos orgânicos foram escolhidas para serem semelhantes a outros dispositivos usados na literatura. A mobilidade de cada camada deve ser cuidadosamente examinada a garantir equilíbrio transportadora boa dentro da camada. A operação de LiF é baseada em um efeito de tunelamento, ou seja, portadores de viagem pelos túneis de uma LiF embalado, garantindo uma melhor injeção para as camadas de transporte. Isto significa que as camadas finas (entre 0,8 e 1,5 nm) são necessários27. A camada de Al deve ser grossa o suficiente para evitar qualquer oxidação (70 nm é uma exigência mínima).
O presente protocolo tem como objectivo apresentar uma ferramenta eficaz para a padronização, produção, encapsulação e caracterização de OLEDs com base em camadas de exciplex emissões ou emissores de TADF de peso molecular pequenas. A orgânica evaporação térmica a vácuo permite a produção de filmes finos (de alguns Å para centenas de nm) de materiais orgânicos e inorgânicos e produzir caminhos para as transportadoras de carga recombinar da qual luz será emitida. Embora versátil, a produção de dispositivo é bastante limitada para o evaporador ou seja, o número de fontes orgânicas e inorgânicas disponíveis ou a possibilidade de evaporação mais do que um ao mesmo tempo (co – e tri-evaporações são muito comuns, particularmente em dispositivos TADF). Sistemas mais avançados podem permitir a evaporação de mais de 3 fontes ao mesmo tempo, que pode ser útil para aplicações tais como branco-OLEDs28 para displays e iluminação geral. No entanto, um trade-off entre a complexidade do dispositivo e seu desempenho deve ser atendido. A multifuncionalidade deste procedimento de evaporação também permite que diferentes estudos que vão além deste trabalho a fazer. Estes incluem efeitos de espessura de camada, concentração dopant, funcionalidade da camada, ou mesmo estudar as mobilidades inerentes de novas camadas. O controle fino sobre as taxas de camadas individuais e co evaporadas também é crucial, pois permite a formação de filmes uniformes com rações de precisa controladas.
É recomendável que todas as etapas do presente protocolo são feitas em um ambiente controlado e, mais importante para o encapsulamento, dentro de uma caixa de luvas para evitar qualquer degradação ambiental relacionada. Finalmente, uma esfera de Ulbricht é mais saudou como prevê uma análise mais detalhada de eléctrica e óptica. Com esta mente, todos os passos da introdução teórica a produção e caracterização de OLEDs baseados em TADF foram apresentados neste protocolo destacando todos esses diferentes estágios, permitindo a produção de dispositivos estáveis que, quando encapsulado, pode durar para grandes períodos de tempo.
The authors have nothing to disclose.
Os autores gostaria de reconhecer o projeto”Excilight” que recebeu financiamento da 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 |