Se presenta un protocolo para la producción de simples estructurados orgánicos diodos emisores de luz (OLEDs).
Un método para producir simple y eficiente térmicamente activada fluorescencia retardada orgánicos diodos emisores de luz (OLEDs) basado en host guest o emisores de donantes-aceptador exciplex es presentado. Con un procedimiento paso a paso, los lectores podrán repetir y producir dispositivos OLED basados en simples emisores orgánicos. Se muestra un procedimiento de diseño permitiendo la creación de la forma de óxido de estaño (ITO) de indio personalizada. Esto es seguido por la evaporación de las capas, encapsulación y caracterización de cada aparato individual. El objetivo final es presentar un procedimiento que le dará la oportunidad de repetir la información presentada en citada publicación pero también usando diferentes compuestos y estructuras para preparar OLEDs eficientes.
Electrónica orgánica reúne a todos los campos de la química a la física, pasando por la ciencia de los materiales y la ingeniería para mejorar las tecnologías actuales más eficientes y más estables las estructuras y dispositivos. De esta forma, orgánicos diodos emisores de luz (OLEDs) es una tecnología que ha demostrado grandes mejoras en los últimos años, tanto en términos de eficiencia y estabilidad1,2. Los informes dicen que la industria de OLED para pantallas puede aumentar desde los 16 billones de dólares en 2016 a cerca de 40 billones de dólares en 2020 y más de 50 billones por 20263. También está encontrando su manera en iluminación general y microdisplays montado en la cabeza para realidad aumentada4. Aplicaciones como sensores orgánicos para aplicaciones biomédicas es más una aplicación futurista de momento, dada los requerimientos de alta luminancia y estabilidad5. Esta tendencia confirma la necesidad de estructuras de dispositivo mejorado que incluye moléculas más eficientes en el menor costo de los recursos naturales. Una mejor comprensión de los procesos inherentes de los materiales utilizados en OLEDs es también de gran importancia en el diseño de estos.
Un OLED es una pila orgánica varias capas intercalada entre dos electrodos, por lo menos uno de estos últimos transparente. Cada capa, diseñado por consiguiente a su orbital molecular ocupado más alto (HOMO) y el orbital molecular más bajo desocupado (LUMO) y su movilidad intrínseca, tiene una función específica (inyección, obstrucción y transporte) en el dispositivo general. El mecanismo se basa en los portadores de carga opuesta (electrones y huecos) recorrer el dispositivo donde se encuentran en una capa específica, recombinar excitones de forma y de la desactivación de estos excitones viene la emisión de un fotón6. Este fotón será una característica de la capa donde la inactivación tiene lugar7,8,9. Así, pendiente de estrategias de diseño molecular, diferentes emisores rojos, verdes y azules pueden ser sintetizados y aplicados a la pila. Ponerlos juntos, dispositivos de blanco también pueden ser producido10,11. La capa de emisión de una pila de OLED generalmente se basa en el sistema de (G-H)-anfitrión donde los clientes se dispersaron en el host para evitar el enfriamiento de luz9 y reacciones12por lado.
Hay varias formas de empujar las moléculas emiten luz, con fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF) implementado más recientemente13,14,15. TADF permitió el aumento de la eficiencia externa de dispositivos desde el 5% de un emisor de fluorescencia típico hasta 30% por medio de trío cosecha a través de un singlete-triplete pequeño reparto de energía en un proceso llamado travesía intersistema inversa (rISC). Hay varias maneras para formar eficientes OLEDs basados en TADF: uno de los más comunes en la literatura es el sistema G-H donde el estado de emisión está formado por una sola molécula16,17,18. Un segundo sistema utiliza un emisor exciplex formado entre un donante del electrón (D) y un electrón aceptor (A) las moléculas, que se llaman simplemente el aceptador de la donante (D) sistema15,19,20, 21; Se han divulgado una gama pequeña de TADF materiales y dispositivos, rendimiento cuántico externo muy alto rinde14, alcanzando valores de, por ejemplo, 19% EQE22, indicando claramente que muy eficiente trío cosecha está ocurriendo y que 100 % de eficiencia cuántica interna es posible. En los OLEDs TADF-base, se debe tener cuidado cuando la elección del material de host correcto como la polaridad del medio ambiente puede cambiar el estado de transferencia (CT) de carga del local excitado estado (LE), por lo tanto, reducir el mecanismo TADF. El procedimiento a tener en cuenta es similar a otros emisores fluorescentes23. Estos dispositivos tienen una estructura relativamente simple pila, típicamente de 3 a 5 capas orgánicas y sin la necesidad de un p-i-n de la estructura24, dando por resultado tensiones muy bajas encendido orden de 2.7 V y un espesor máximo de alrededor de 130 nm para todos capas orgánicas para garantizar un equilibrio de buena carga.
Además de propiedades de los materiales, la producción de pilas de varios niveles puede ser o bien basarse en vacío evaporación térmica (TEV) o capa de vuelta, el primero más frecuente para moléculas pequeñas. Requiere un control preciso sobre la temperatura, presión, medio ambiente, tipo y espesor de cada capa. Para emitir capas G-H, las tasas de evaporación de co tienen que controlarse para que los cocientes deseados obtener. También de suma importancia es la limpieza de los sustratos utilizados para OLEDs que pueden resultar en dispositivos de no trabajo o emisiones irregulares a lo largo de la emisión de pixel25.
Por lo tanto, este artículo tiene como objetivo en todas las etapas de preparación, producción y caracterización de dispositivos orgánicos y tiene la intención de ayudar a nuevos especialistas en el cuidado de protocolo requerido para alta eficiencia y uniformidad de emisión. Implica el uso de DPTZ-DBTL2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) como emisores de huésped en un TADF G-H sistema16,26. Métodos similares pueden aplicarse también para la formación de un exciplex base D A sistemas con DtBuCz DBTL2 (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- benzenamine Metilfenilo)])15, donde la principal diferencia en el procedimiento es el cociente de concentración de la capa de emisiva pero significativamente cambia la naturaleza de la emisión (emisión de molécula única CT emisión vs exciplex CT). El sistema G-H descrito aquí tiene un emisor sola molécula CT y consiste en la evaporación de 5 capas con 3 orgánicos y materiales inorgánicos 2. El dispositivo se compone de óxido de estaño indio (ITO) como el ánodo, 40 nm de N,N′-di(1-naphthyl) –N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) como la capa de transporte del agujero (HTL) y un total de 20 nm de 4, 4′-bis (N – carbazolyl) -1, 1-bifenilo (CBP) con 10% de DPTZ-DBTL2 como la capa de emisión basada en el sistema G-H. 60 nm de 2,2′,2″-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazole) (TPBi) se utiliza como la capa de transporte de electrones (ETL) y 1 nm de Floride de litio (LiF) como capa de inyección de electrones (EIL). 100 nm de aluminio (Al) finaliza el dispositivo como un cátodo. Un diagrama de todo el procedimiento se puede encontrar en la figura 1. Los espesores de materia orgánica fueron elegidos para ser similar a otros dispositivos utilizados en la literatura. La movilidad de cada capa debe ser cuidadosamente examinada en cuanto a garantizar el equilibrio de la buena compañía dentro de la capa. La operación de LiF se basa en un efecto de construcción de túneles, es decir, portadores de viaje por los túneles de un LiF lleno, asegurando una mejor inyección a las capas de transporte. Se trata de capas delgadas (entre 0,8 y 1,5 nm) son necesarias27. La capa de Al debe ser lo suficientemente gruesa como para evitar cualquier oxidación (70 nm es un requisito mínimo).
El presente Protocolo tiene como objetivo presentar una herramienta eficaz para el diseño, producción, encapsulación y caracterización de OLEDs basados en capas de pequeño peso molecular TADF-emisión o emisión exciplex. La evaporación térmica al vacío orgánica permite la producción de películas delgadas (de unos pocos Å a cientos de nm) de materiales orgánicos e inorgánicos y productos caminos para recombinar los portadores de carga desde donde se emite luz. Aunque versátil, la producción del dispositivo es bastante limitada para el evaporador , es decir, el número de fuentes orgánicas e inorgánicas disponibles o la posibilidad de evaporación más de una al mismo tiempo (co – y tri-evaporaciones son muy comunes, particularmente en dispositivos TADF). Sistemas más avanzados pueden permitir la evaporación de más de 3 fuentes al mismo tiempo, que puede ser útil para aplicaciones tales como white OLEDs28 pantallas e iluminación general. Sin embargo, una relación inversa entre la complejidad del dispositivo y su funcionamiento debe cumplirse. La multifuncionalidad de este procedimiento de evaporación también permite hacer diversos estudios que van más allá de este trabajo. Estos incluyen efectos del espesor de la capa, concentración de dopante, funcionalidad de capa o incluso estudian la movilidad inherente de nuevas capas. El control fino sobre las tarifas de las capas individuales y co evaporadas también es crucial ya que permite la formación de películas uniforme con raciones exactos controlados.
Se recomienda que todos los pasos de este protocolo se realizan en un ambiente controlado y, más importante para la encapsulación dentro de una guantera para evitar cualquier degradación ambiental relacionado. Finalmente, una esfera de integración es más bienvenida que ofrece para un análisis más detallado de la eléctrico y óptico. Con esta mente, todos los pasos de introducción teórica a la producción y caracterización de OLEDs basados en TADF fueron presentados en el presente Protocolo destacando todas estas etapas diferentes que permite la producción de dispositivos estables, encapsulado, puede durar durante períodos largos de tiempo.
The authors have nothing to disclose.
Los autores desean reconocer el “proyecto Excilight” que recibe fondos de 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 |