بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله دیود نورگسیل آلی با ساختار ITO/PEDOT:PSS/PVK: Eu:PBD/Al ، در غلظتهای مختلف ساخته شد. اثر غلظت لایه گسیلنده آلی Eu بر روی مشخصههای دیودهای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. لایهها با درصدهای وزنی یکسان PVK:PBD و درصد وزنی متفاوت Eu به روش لایهنشانی چرخشی بر روی لایه PEDOT:PSS لایهنشانی شد. منحنی مشخصه جریان - ولتاژ و نورتابی - الکترولومینسانس - مورد بررسی قرار گرفت.
غلظت با درصد وزنی 60 از کمپلکس بیشینه نورتابی و ولتاژآستانه کاری کمتری برای آن محاسبه گردید. سپس اثر نانو ذره بر بازدهی اپتیکی و الکتریکی دیود نورگسیل آلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد که برای نمونه نانوذرات ZnO بازدهی اپتیکی و الکتریکی بالاتر از نمونه بدون نانوذرات ZnO میباشد.
مقدمه
حالت کلی شامل لایههای مواد آلی و پلیمری است که به طوردیودهای نورگسیل آلی باتوجه به مزایای فراوان از جمله متوالی روی هم و بین دو الکترود رسانا که حداقل یکی از آنها هزینه ساخت پایین، کاربرد با کمترین مصرف انرژی، سازگاری با شفاف است، لایهنشانی شده است. با توجه به اینکه چه موادی درمحیط و.... حجم بسیار بالایی از تحقیقات را به خود اختصاص ساختار دیودهای نور گسیل استفاده میشود به دو دسته مولکولداده و مورد توجه بسیاری از شرکتهای تجاری قرار گرفته است، به کوچک و پلیمری تقسیم میشوند.
هنگامی که دیود به یک ولتاژطوری که در بیشتر محصولاتشان از این صفحه نمایشها استفاده مستقیم مناسب متصل میشود، فرآیند نوردهی رخ میدهد. بدینمیکنند 1]؛.[3 پیدایش اولیه دیودهای نورگسیل آلی به سال 1950 صورت که الکترونها از کاتد و حفرهها از آند به لایه آلی تزریقو 1960 میلادی برمیگردد 4]و.[5 ساختار یک دیود نور گسیل در میشوند، حاملهای بار تحت تاثیر میدان الکتریکی داخلی ایجاد شده به سمت الکترود مخالف حرکت میکنند.
این حاملها در طول مسیر حرکتشان به دلیل برهمکنش کولنی، برانگیخته شده و اکسایتونها تشکیل میشوند. در نهایت حاملهای بار باز ترکیب شده و پدیده الکترولومینسانس اتفاق میافتد و فوتونهای تولید شده از طریق الکترود شفاف خارج میشوند .[6] یکی از مهمترین لایهها در دیودهای نورگسیل آلی، لایه نورگسیل بوده که تحقیقات فراوانی در ارتباط با طیف تابشی و تسهیل در فرآیند لایهنشانی بر روی این لایهها انجام پذیرفته است. در این پروژه نانوساختارهای کمپلس Eu با روش لایهنشانی چرخشی اعمال و خواص نورگسیلی آن مورد بحث قرار گرفت. سپس تاثیر تزریق نانوذره ZnO در PEDOT:PSS بر روی خواص اپتیکی و الکتریکی قطعات بالا را مورد بررسی قرار دادیم.
بخش تجربی
برای ساختن دیودها اولین مرحله سونش کردن لایه ITO با محلولهای آب دیونیزه، HCl، HNO3 میباشد. سپس شستشویی کامل زیرلایه در حمام آلتروسونیک به ترتیب با استون، متانول، دیکلرومتان، آب دییونیزه به مدت 10 دقیقه میباشد. برای ساخت قطعات در ابتدا بر روی زیرلایه ITO لایه آلی PEDOT:PSS به عنوان لایه انتقال حفره به روش لایهنشانی چرخشی با ضخامت 50نانومتر لایهنشانی شد.
بعد از لایهنشانی نوبت بازپخت این لایه میرسد شرایط بازپختی که ما در اینجا برای لایه PEDOT:PSS مورد استفاه قرار دادیم 1 ساعت در 120 درجه سانتیگراد بود که این بازپخت باعث همواری لایه میگردد. مرحله بعدی در ساخت قطعه، لایه نشانی مواد آلی به عنوان لایههای انتقال دهنده الکترون، انتقال دهنده حفره و نور گسیل روی لایهی PEDOT:PSS میباشد که از مواد PVK، PBD و کمپلکس Eu برای این منظور استفاده شده است.
لایه- نشانی این مواد به روش لایهنشانی چرخشی صورت گرفته و سپس در دمای 120 درجه پخت داده شدند، تا حلال تبخیر شده و ناهمواری لایه از بین برود. در انتها لایه AL به روش تبخیری به عنوان لایه کاتدی لایهنشانی میشود. ضخامت این لایه 180 نانومتر میباشد. شکل 1 ساختار مولکولهای PVK، PBD و کمپلکس Eu را نشان میدهد.
شکل : 1 ساختار مولکولهای PVK ,PBD ,Eu
پس از انجام مراحل لایهنشانی PVK: PBD: Eu با درصدهای مختلف از کمپلکس Eu که در جدول شماره 1 آمده و ساخته شدن دیود، بررسی رفتار الکتریکی و مشخصات اپتیکی مانند شدت نور، رنگ نور تولید شده و همچنین ولتاژ آستانه کار دیود
ساخته شده از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد. برای این منظور پارامترهایی مانند مشخصه جریان - ولتاژ J-V را با استفاده از دستگاه منبع تغذیه Keithley2400 و نورسنجی را با گرفتن طیف الکترولومینسانس - EL - مورد بررسی قرار میدهیم.
جدول : 1 مقادیرغلظت , PBD, PVK کمپلکس Eu
مشخصه جریان - ولتاژ و نورسنجی برای بررسی عملکرد دیودهای ساخته شده، قطعه با اعمال ولتاژ مستقیم مورد آزمایش قرار میگیرد. ولتاژ اعمالی به صورت پله ای افزایش یافته و در هر مرحله جریان عبوری از دیود ساخته شده
اندازه گیری میشود. ولتاژی که در آن دیود شروع به نورتابی می-کند را ولتاژ آستانه میگویند.
شکل 2 منحنی جریان ولتاژ دیودهای ساخته شده را نشان میدهد. همانطور که مشاهده می شود نمونه a ولتاژ کاری کمتری نسبت به نمونه b و c دارد. علت آن را می توان اینگونه توضیح داد که با افزایش غلظت کمپلکس تا 60 درصد وزنی، تزریق حاملهای بار افزایش یافته و تحرک پذیری آنها نیز بالا رفته است.
شکل : 2 منحنی جریان - ولتاژ دیودهای ساخته شده با با غلظت مختلف کمپلکس Eu
نورسنجی دیودهای ساخته شده که به بررسی میزان نور تولید شده در دیودها را مشخص مینماید، بسیار حایز اهمیت میباشد. شکل 3 طیف الکترولومینسانس دیودهای ساخته شده را نشان میدهد. قطعه ساخته شده از نمونه a دارای طیف بهتر و بیشترین نور گسیل شده را دارا میباشد.
به دلیل آنکه بین حاملهای بار با افزایش غلظت Eu تعادل برقرار شده و بازترکیب بصورت موثرتری صورت گرفته است. شکل 4، 5، 6 و7 منحنی جریان - ولتاژ و طیف نورسنجی دیودهای ساخته شده مربوط به جدول 1 با تزریق نانوذره را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشودتزریق نانوذرات ZnO بازدهی طیف اپتیکی و الکتریکی قطعات ساخته شده نسبت به قطعه بدون نانوذره را افزایش داده است. تزریق نانوذرات به لایههای انتقال دهنده در این چنین قطعات توانایی تزریق و انتقال بار را افزایش داده و در نتیجه ولتاژ به نوبه خود در این قطعات همانطور که در شکل مشاهده میشود، کاهش مییابد
شکل : 3 منحنی شدت نورتابی دیودهای نورگسیل الی ساخته شده با غلظت مختلف کمپلکس Eu
شکل : 4 منحنی جریان - ولتاژ دیودهای ساخته شده تزریق و بدون نانوذره ZnO برای کمپلکس 70% Eu
شکل : 5 منحنی شدت نورتابی دیودهای ساخته شده تزریق و بدون نانوذره ZnO برای کمپلکس 70% Eu
