Un protocollo per la produzione di semplice strutturati organici diodi emettitori di luce (OLED) è presentato.
Un metodo per la produzione semplice ed efficiente termicamente attivato in ritardo fluorescenza organici diodi emettitori di luce (OLED) basato su guest host o emettitori di donatore-accettore exciplex è presentato. Con una procedura dettagliata, i lettori saranno in grado di ripetere e produrre dispositivi OLED basati su semplici emettitori organici. Una procedura di patterning che consente la creazione della forma di ossido di stagno (ITO) Indio personalizzato è mostrata. Questo è seguito dall’evaporazione di tutti i livelli, l’incapsulamento e caratterizzazione di ogni singolo dispositivo. L’obiettivo finale è quello di presentare una procedura che vi darà l’opportunità di ripetere le informazioni presentate nella citata pubblicazione ma anche utilizzando diversi composti e strutture al fine di preparare gli OLED efficienti.
Elettronica organica riunisce tutti i campi dalla chimica alla fisica, passando attraverso la scienza dei materiali e ingegneria al fine di migliorare le attuali tecnologie verso più stabile e più efficienti strutture e dispositivi. Da questo, organici diodi emettitori di luce (OLED) è una tecnologia che ha dimostrato grandi miglioramenti negli ultimi anni, sia in termini di efficienza e stabilità1,2. I rapporti dicono che l’industria OLED per display può aumentare dai 16 miliardi di dollari nel 2016 a circa 40 miliardi dollari entro il 2020 e oltre 50 miliardi di 20263. Esso è anche trovare la sua strada nell’illuminazione generale e microdisplay testa-montata per realtà aumentata4. Applicazioni come sensori biologici per applicazioni biomediche è più di un’applicazione futuristica al momento, data che le prescrizioni per alta luminanza e stabilità5. Questa tendenza conferma la necessità di strutture del dispositivo migliorato che include molecole più efficiente a meno spese delle risorse naturali. Una migliore comprensione dei processi inerenti i materiali utilizzati per gli OLED è anche di grande importanza durante la progettazione di questi.
Un OLED è una pila di organica multistrata intramezzata fra due elettrodi, almeno uno di questi ultimi trasparente. Ogni strato, progettato di conseguenza al loro più alto orbitale molecolare occupato (HOMO) e più basso non occupato orbitale molecolare (LUMO) e la loro mobilità intrinseca, ha una funzione specifica (iniezione, bloccaggio e trasporto) del dispositivo generale. Il meccanismo si basa sugli elementi portanti di carica opposta (elettroni e lacune) che viaggiano attraverso il dispositivo dove si incontrano in uno specifico livello, ricombina da eccitoni di forma e per la disattivazione di questi eccitoni arriva l’emissione di un fotone6. Questo fotone sarà una caratteristica dello strato dove la disattivazione sta prendendo posto7,8,9. Così, in attesa di strategie di progettazione molecolare, diversi emettitori di rossi, verdi e blu possono essere sintetizzati e applicati allo stack. Metterli insieme, bianchi dispositivi possono anche essere prodotte10,11. Il livello di emissione di uno stack di OLED è basato solitamente sul sistema guest-host (G-H) dove l’ospite viene disperso in host per evitare l’estinzione di luce9 e reazioni12a fianco.
Ci sono diversi modi per spingere le molecole di emettere luce, con fluorescenza ritardata termicamente attivato (TADF) più recentemente implementato13,14,15. TADF ammessi per l’aumento dell’efficienza esterna di dispositivi da 5% di un emettitore di fluorescenza tipico fino al 30% per mezzo di tripletto raccolta attraverso un singoletto-tripletto piccolo divisione di energia in un processo chiamato incrocio intersistema inversa (rISC). Ci sono diversi modi per formare gli OLED basati su TADF efficienti: uno dei più comuni nella letteratura sono il sistema G-H dove lo stato emissivo è formato da una singola molecola16,17,18. Un secondo sistema utilizza un emettitore di exciplex formato tra un donatore di elettroni (D) e un elettrone accettore (A) le molecole, che sono chiamati semplicemente il donatore-accettore sistema (D-A)15,19,20, 21; Una piccola gamma di dispositivi e materiali TADF sono stati segnalati, rendimento molto alto esterno quantum produce14, raggiungendo un valori di, ad esempio, 19% EQE22, indicando chiaramente la stessa tripletta molto efficiente di raccolta è in corso e che 100 efficienza interna quantum % è possibile. In questi OLED basati su TADF, si deve prestare attenzione quando la scelta del materiale di host appropriato come la polarità dell’ambiente può cambiare lo stato del trasferimento (CT) di carica dal locale (LE) stato, pertanto, riducendo il meccanismo TADF eccitato. La procedura da prendere in considerazione è simile a altri emettitori fluorescente23. Tali dispositivi sono strutture relativamente semplice stack, in genere da 3 a 5 strati organici e senza la necessità di un p-i-n struttura24, causando tensioni di accensione ultra-bassa dell’ordine di 2,7 V e uno spessore massimo di circa 130 nm per tutti strati organici per garantire un equilibrio di buon livello di carica.
Oltre alle proprietà dei materiali, la produzione di pile a più strati può essere essere base a evaporazione termica sottovuoto (VTE) o spin-coating, l’ex più frequente per le piccole molecole. Richiede un controllo preciso della temperatura, pressione, ambiente, tasso e spessore di ogni strato. Per la creazione di strati G-H, i tassi di co-evaporazione devono essere controllati per i rapporti desiderati da ottenere. Di estrema importanza è anche la pulizia dei substrati utilizzati per gli OLED che possono portare a dispositivi non funzionanti o le emissioni irregolari nel corso dell’emissione pixel25.
Pertanto, in questo articolo si propone in tutte le fasi di preparazione, produzione e caratterizzazione di dispositivi organici e intende aiutare gli specialisti di nuovi sul protocollo attenzione necessaria per alta efficienza e l’uniformità di emissione. Essa implica l’uso di DPTZ-DBTO2 (2,8-Bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) come emettitori ospite in un sistema di TADF G-H16,26. Metodi simili possono anche essere implementati per la formazione di un exciplex base di D-A sistemi utilizzando DtBuCz-DBTO2 (2,8-Bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide) in TAPC (4, 4 ‘-Cyclohexylidenebis [N, N-bis(4- metilfenilpiridinio) Benzenammina])15, dove la differenza principale nella procedura è il rapporto di concentrazione del livello emissivo ma significativamente cambia la natura di emissione (emissione singola molecola CT vs emissione exciplex CT). Il sistema G-H descritto qui è un emettitore di singola molecola CT e comporta l’evaporazione di 5 strati con 3 organici e 2 materiali inorganici. Il dispositivo è composto di ossido della latta dell’indio (ITO) come l’anodo, 40 nm di N,N′-di(1-naphthyl) –N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) come il livello di trasporto del foro (HTL) e un totale di 20 nm di 4, 4 ‘-bis (N – carbazolyl) -1, 1 ′-bifenil (CBP) con il 10% di DPTZ-DBTO2 come livello di emissione sulla base del sistema G-H. 60 nm di 2,2′,2″-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazolo) (TPBi) viene quindi utilizzato come lo strato di trasporto dell’elettrone (ETL) e 1 nm di Floride di litio (LiF) come livello di iniezione di elettroni (EIL). 100 nm di alluminio (Al) finalizza il dispositivo come un catodo. Un diagramma di tutta la procedura può essere trovato nella Figura 1. Gli spessori dei prodotti organici sono stati scelti per essere simile ad altri dispositivi utilizzati nella letteratura. La mobilità di ogni strato deve essere esaminata attentamente da garantire equilibrio vettore bene all’interno del livello. L’operazione di LiF è basato su un effetto tunnel, vale a dire, gli elementi portanti di viaggio attraverso i tunnel di un pranzo LiF, garantendo una migliore iniezione per i livelli di trasporto. Ciò significa strati sottili (tra 0,8 e 1,5 nm) sono necessari27. Lo strato Al deve essere abbastanza spesso da impedire qualsiasi ossidazione (70 nm è un requisito minimo).
Il presente protocollo si propone di presentare uno strumento efficace per la campitura, la produzione, l’incapsulamento e la caratterizzazione degli OLED basato su piccoli peso molecolare che emettono TADF o che emettono exciplex strati. L’evaporazione termica vuoto biologico permette la produzione di film sottili (da pochi Å a centinaia di nm) di materiali organici e inorganici e produrre le vie per elementi portanti della carica di ricombinarsi da cui verrà emesso luce. Anche se versatile, la produzione del dispositivo è abbastanza limitata per l’evaporatore vale a dire, il numero di fonti organiche ed inorganiche disponibili o la possibilità di più evaporazione allo stesso tempo (co – e tri-evaporazioni sono molto comuni, soprattutto nei dispositivi TADF). Sistemi più avanzati possono consentire per l’evaporazione di più di 3 fonti allo stesso tempo, che può essere utile per applicazioni quali bianco-OLED28 per display e illuminazione generale. Tuttavia, un compromesso tra la complessità del dispositivo e le sue prestazioni dovrà essere soddisfatte. La multifunzionalità di questa procedura di evaporazione permette anche facendo diversi studi che vanno di là di questo lavoro. Questi includono gli effetti di spessore dello strato, la concentrazione di drogante, funzionalità layer o anche studiare la mobilità intrinseca dei nuovi layer. Il controllo fine sopra le tariffe degli strati singoli e co-evaporati anche è fondamentale poiché consente la formazione di pellicole uniforme con razioni precise controllate.
È consigliabile che tutti i passaggi del presente protocollo vengono eseguiti in un ambiente controllato e, cosa ancora più importante per l’incapsulamento, all’interno di un cassetto portaoggetti per evitare qualsiasi degradazione ambientale correlati. Infine, una sfera di integrazione è più il benvenuto in quanto fornisce per un’analisi più dettagliata di elettrica ed ottica. Con questa mente, tutti i passaggi da introduzione teorica alla produzione e caratterizzazione degli OLED basati su TADF sono stati presentati in questo protocollo evidenziando tutte queste diverse fasi che consente la produzione di dispositivi stabile che, quando incapsulato, può durare per grandi periodi di tempo.
The authors have nothing to disclose.
Gli autori desidera ringraziare il “progetto Excilight” che ha ricevuto finanziamenti da 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 |