Здесь мы представляем протокол для проектирования, производства и использования простой, универсальный 3D-печати и контролируемой атмосферы камеры для оптических и электрических характеристик воздуха чувствительных органических оптоэлектронных устройств.
В этой рукописи, мы наметим производство небольшой, портативный, простой в использовании атмосферных камеры для органических и перовскит оптоэлектронных устройств, с помощью 3D-печати. Как эти типы устройств чувствительны к воздействию влаги и кислорода, такая камера может помочь исследователей в характеризующих свойства электронных и стабильности. Палата предназначен для использования в качестве временного, многоразовые и стабильной среды с контролируемых свойств (включая влажность, введение газа и температуры). Он может использоваться для защиты воздуха чувствительных материалов или подвергать их загрязнителей в контролируемым образом для исследования деградации. Характеризовать свойства камеры, мы приводим простой процедуры для определения скорости передачи водяного пара (СПВП) с помощью относительной влажности как измеряется датчиком стандартной влажности. Эта стандартная операционная процедура, с помощью плотность заполнения 50% полимолочной кислоты (НОАК), приводит к камере, который может использоваться для недель без значительной потери свойств устройства. Универсальность и простота использования камеры позволяет ему быть адаптированы к любой характеристика состояние, которое требует компактный контролируемой атмосферы.
Органические и перовскит оптико-электронных приборов, солнечных батарей и светоизлучающие диоды на основе π-сопряженных полупроводниковые органических молекул и галогениды organometal являются быстро развивающейся области исследований. Органические светоизлучающие диоды (OLEDs) уже основных технологических элементов освещения и отображает1, и органических фотогальванических начали для достижения эффективности, которые делают их конкурентоспособными с аморфного кремния2. Последние быстрое развитие на основе перовскита устройств для поглощения света и светоизлучающих приложений3,,45 свидетельствует о том, что лоу кост, легко обрабатываемых устройства, вероятно, скоро найти широкое развертывание. Однако все эти технологии страдают от чувствительности атмосферных загрязнителей, особенно влаги и кислорода, что ограничивает их эффективной жизни6,,78,9.
Для исследователей, изучение таких систем может быть полезно иметь камеру адаптируемых, easy-to-use, портативные и многократного использования для защиты таких чувствительных материалов или подвергать их загрязнителей в контролируемым образом10,11. Хотя это можно использовать для описания воздуха чувствительных устройств бардачком, эти крупные, дорого и фиксированной местонахождение, инертных средах могут быть несовместимы с широкий спектр характеристик, которые могут потребоваться. Чтобы обеспечить портативный альтернативных, Риз и др. 10 предложил небольшую камеру металлических основанные на стандартный вакуумный фланец, подходит для электрических и оптических характеристик органических устройств. Мы адаптировали этот дизайн, что делает его дешевле и более универсальным, с помощью 3D-печати для производства компонентов, камеры. Использование 3D-печати, а не механической обработки, позволяет быстрое и экономичное внести изменения образца или экологических требований при сохранении утилита базовой конструкции. В этот вклад мы описать процедуру сделать такой камеры и использовать его для извлечения вольт амперных характеристик органических диод устройства.
Хорошая герметизация органических и перовскит устройства должны иметь WVTRs 10-3 – 10-6 г/м2/день для долгосрочных устройство стабильности12,13, обеспечить мало попадания воды в органических устройство даже в очень суровых условиях. Поскольку эта палата призвана быть контролируемой среде для тестирования целей, а не долгосрочного хранения или инкапсуляция метод, требования к эффективной палата не столь строго. Камеры должны быть в состоянии поддерживать свойства устройства в разумные сроки для выполнения характеристику экспериментов. Стандартная операционная процедура использования пла приводит в камеру, которая может использоваться для нескольких дней или даже недель со встроенным газа потоком, без значительной потери свойств устройства.
Изменение материалов, или даже форму и размер тела камеры может существенно повлиять на проникновения загрязняющих веществ из воздуха в камеру. Таким образом попадания влаги и кислорода должно тщательно контролироваться для каждой конструкции определить эффективность камеры. Мы, Кроме того для изготовления камеры, наброски простую процедуру для определения СПВП камеры, использование коммерчески доступных влажности Датчик, чтобы установить сроки для использования камеры для экспериментов.
Такой простой, но универсальный камеры для нескольких типов экспериментов позволяет выполняться. Они могут выступать в качестве инертной атмосфере сред за бардачком, подходит для электрических и оптических характеристик через порты электрические проходной и окна. Их мобильность позволяет им использовать стандартные электрические характеристики оборудования вне лаборатории, где они были изготовлены, который является полезным циклического испытания на надежность14 или получить Сертифицированный измерения устройства производительность15. Эти камеры также являются особенно полезными для изучения последствий введения загрязняющих веществ для контролируемых деградации тестов, с простыми изменениями. Использование 3D печати позволяет значительного и быстрого приспособляемость для изменения устройства макетов, размеры, или требования к тестированию.
Важнейшие шаги в воссоздании этот эксперимент включают печать камеры, чтобы избежать трещин, разрывов или бедных в заполнения характеристики, которые могут уменьшить СПВП, герметизации камеры для предотвращения любого проникновения влаги и кислорода, затянув зажим KF50 для достичь пол?…
The authors have nothing to disclose.
Авторы признают, Питер Jonosson и Лионе новых медиа центр для 3D-печати палат. Это исследование было поддержано 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, МакМастер Дин из инженерной студентов летних исследований награду и Undergraduate исследований возможностей программы.
ORION DELTA DESKTOP 3D PRINTER RTP | SeeMeCNC | 87999 | Known in Report As: 3D Printer |
1.75 mm PLA Filament | SeeMeCNC | 50241 | Known in Report As: PLA |
Somos® WaterShed XC 11122 chamber | Somos | printed at Custom Prototypes, Toronto. | https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html Known in Report As: Water resistant polymer |
CURA | CURA | https://ultimaker.com/en/products/cura-software Known in Report As: slicing software |
|
Soldering iron with 600° F tip | Weller | WTCPT | |
Xtralien X100 Source Measure Unit | Ossila | E561 | Known in Report As: SMU |
ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates | Ossila | E221 | Known in Report As: Zero insetion force/ZIF Test Board; |
BNC Cable | |||
Generic USB A – B | |||
Generic USB A – Micro | |||
#12 O-Ring | Source unkown Known in Report As: o-ring |
||
116 Butyl O-Ring | Global Rubber Products | 116 VI70 | Bought in-store Known in Report As: o-ring |
Retaining ring | McMaster | NA | 3D printed in-house |
Bottom Chamber | McMaster | NA | 3D printed in-house |
Top Chamber | McMaster | NA | 3D printed in-house |
KF50 Cast Clamp (Aluminum) | Kurt J. Lesker | QF50-200-C | |
KF50 Centering Ring (Aluminum) | Kurt J. Lesker | QF50-200-BRB | |
Sn60/Pb40 Solder | MG Chemicals | 4895-2270 | |
#4-40 x 3/16" machine screw | Hardware store | ||
#4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert For Thermoplastic | Fastenal | 11125984 | Fastenal requires to be affiliated with company/university Known in Report As: #4-40 brass tapered threaded insert |
Varian Torr Seal Vacuum Equipment High Vacuum Epoxy | Vacuum Products Canada Inc. | Known in Report As: low-pressure epoxy | |
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUS | Mouser Electornics | 818-S-100-D-3.5-G | Known in Report As: pogo pin |
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes Receptacle Solder Cup | Mouser Electornics | 818-R-100-SC | Known in Report As: solder cup |
1/4" Teflon Tubing | Hardware store | ||
Teflon tape | Hardware store | ||
1/4" Tube x 1/8" Male NPT Nickel Plated Brass Push-to-Connect Connector | Fastenal | 442064 | Not the same ones used for this study, but are fuctionally equivalent Known in Report As: push-to-connect pneumatic connector |
1/8" NPT Tap and T-wrench | Hardware store | ||
1/4" Tube Push-to-Connect Manually Operated Valves | Fluidline | 7910-56-00 | Known in Report As: manually operated push-to-connect valves |
Adafruit DHT22 Humidity Sensor (small) | Digi-Key | 385 | Known in Report As: internal humidity sensor |
Adafruit DHT22 Humidity Sensor (large) | Digi-Key | Known in Report As: external humidity sensor | |
Arduino Uno | Arduino | ||
Glovebox environment | |||
10 kOhm Resistor | |||
Oscilla Xtralien Scientific Python IDE | Oscilla | https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python Known in Report As: Python IDE |