بخشی از مقاله
چکیده
دراین پروژه دیود نورگسیل آلی با ساختار ITO/PEDOT:PSS/PVK:Znq2:PBD/Al ، با غلظتهای مختلف ساخته شد. اثر غلظت لایه گسیلنده آلی Znq2 بر روی مشخصه های دیودهای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. لایه ها با درصدهای وزنی یکسان PVK:PBD و درصد وزنی متفاوت Znq2 به روش لایه نشانی چرخشی بر روی لایه PEDOT:PSS لایه نشانی شد. منحنی مشخصه جریان - ولتاژ و نورتابی - الکترولومینسانس - مورد بررسی قرار گرفت. غلظت با درصد وزنی 40 از کمپلکس بیشینه نورتابی و ولتاژآستانه کاری کمتری برای آن محاسبه گردید.
مقدمه
دیودهای نورگسیل آلی organic ligh emittingdiode - - در دو دهه گذشته مورد توجه بسیاری از محققین به دلیل مزایای زیاد آنها نسبت به دیگر تکنولوژی نمایشگرها و ابزار تولید نور قرار گرفته است .>1@ از جمله این مزایا ضخامت کم این ابزار که لایه های بکار رفته شده در آن درحد 100نانومتر حتی کمتر، هزینه ساخت پایین ،سازگاری با محیط و.... می باشد2]و.[1 اولین پیدایش از این دیودها به سالهای 1950 و1960 در حد عمل الکترولومینسانس در بلورهای آلی از ضخامتهای میکرومتر تا میلی متر با ولتاژی کاربردی حدود چند صد ولت مشاهده شده، برمی گردد .[3]
یک دیود نورگسیل از یک لایه فیلم نازک ماده آلی تشکیل شده که بین دو الکترود قرار می گیرد سپس با اعمال ولتاژ به الکترودها، الکترون ها و حفره ها به لایه آلی وارد می شوند و در آنجا تشکیل اکسایتون می دهند و سرانجام نور تولید شده از دیود خارج می شود 5]و.[4 یکی از عوامل مهم در کارایی و نوردهی دیودهای نورگسیل ، غلظت ماده نورگسیل بوده که تحقیقات فراوانی در ارتباط با طیف تابشی، تسهیل در فرآیند لایه نشانی و سنتز این مواد بر روی این لایه های نورده انجام پذیرفته است. در این میان Znq2 - tris - 8 hydroxyquinoline - zinc - با توجه به خاصیت نورگسیلی کاربرد مناسبی به عنوان ماده گسیلنده در دیودها می باشد. در این پروژه به سنتز Znq2 و لایه نشانی آن با روش چرخشی تاثیر غلظت آن بر روی خواص اپتیکی و الکتریکی دیود نورگسیل مورد بحث قرار گرفت.
بخش تجربی مواد و روش سنتز:
مواد اولیه مورد نیاز برای سنتز Znq2 از شرکت سیگما آلدریج و حلالهای آن از شرکت مرک خریداری شدند برای سنتز کمپلکس Znq2 از نمک فلزی Zn - NO3 - 3.9H2O و لیگاند 8-Hydroxquinoline استفاده شد. ابتدا به نسبت وزنی 2 به 1 به ترتیب از لیگاند و نمک وزن کرده و از هرکدام محلولهای جداگانه با مولاریته 1 از نمک و 1/3مولار از لیگاند درون حلال متانول تهیه شد سپس این محلولها به هم اضافه شده و با همزن مغناطیسی به مدت 15 دقیقه همزده شد که در نهایت محلول یکنواختی به رنگ زرد - سبز ایجاد گردید. محلول تهیه شده در دمای اتاق قرار داده شد تا حلال آن تبخیر شده و کمپلکس Znq2 تشکیل گردد. شکل1 طیف X-RD وPL-UV از نمونهZnq2 میباشد. طیف PL کاملا نشان دهنده اینست که این کمپلکس دارای طیف نشری در محدوده نور سبز میباشد.
تهیه دیود نورگسیل:
برای ساختن دیودها اولین مرحله شستشویی کامل زیرلایه-های ITO در حمام آلتروسونیک به ترتیب با استون، متانول، دیکلرومتان، آبدییونیزه به مدت 10 دقیقه میباشد. بعد از شستشو نویت به ساخت دیود میرسد. در ابتدا بر روی زیر لایه ITO لایه آلی PEDOT:PSS - poly - 3,4-ethylenedioxythiophene - polystyrene sulfonate - را به روش لایه نشانی چرخشی با ضخامت 45 نانومتر لایه نشانی شد. بعد از لایه نشانی به بازپخت این لایه پرداختیم.
شرایط بازپختی که ما در این جا برای لایه PEDOT:PSS مورد استفاه قرار دادیم 1ساعت در 100درجه سانتی گراد بود که این بازپخت باعث همواری لایه میگردد. مرحله بعدی در ساخت دیود، لایه نشانی مواد آلی به عنوان لایههای انتقال دهنده الکترون، انتقال دهنده حفره و نور گسیل روی لایهیPEDOT:PSS میباشد که از مواد PVK - polyvinyl carbazole - ،- - PBD - 2- - 4-Biphenylyl 5-phenyl- oxadiazole - و کمپلکس ساخته شده Znq2 برای این منظور استفاده شده است. لایه نشانی این مواد به روش لایه نشانی چرخشی صورت گرفته و سپس در دمای 100 درجه پخت داده شدند، تا حلال تبخیر شود. .بعد از این لایه AL به روش تبخیری لایه نشانی شد. در این مرحله دیود کامل ساخته می شود. ضخامت این لایه 150 نانومتر میباشد.
نتایج و بحث:
پس از انجام مراحل لایه نشانی PVK:PBD:Znq2 با درصدهای مختلف از کمپلکس Znq2 که درجدول شماره 1 آورده شده است و ساخته شدن دیود، بررسی رفتار الکتریکی و مشخصات اپتیکی مانند الکترولومینسانس و همچنین ولتاژ آستانه کار دیود ساخته شده از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بدین منظور پارامترهایی مانند جریان - ولتاژ J-V را با استفاده از دستگاه Keithley2400 و گرفتن طیف الکترو لومینسانس - EL - با استفاده از دستگاه USB2000-Ocean Optic مورد بررسی قرار دادیم .
منحنی جریان - ولتاژ و طیف الکترولومینسانس
برای بررسی عملکرد دیودها ، قطعه با اعمال ولتاژ مورد آزمایش قرار گرفت. ولتاژ اعمالی به صورت پلهای و در هر مرحله جریان عبوری از قطعه ساخته شده اندازه گیری شد. ولتاژی که در آن دیود شروع به نورتابی میکند را ولتاژ آستانه میگویند. شکل 2 منحنی جریان ولتاژ دیودهای نورگسیل آلی ساخته شده را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود تنوع بسیاری در منحنی ولتاژ - جریان با ولتاژ راهاندازی مختلف وجود دارد و نمونه b ولتاژ کاری کمتری نسبت به بقیه نمونهها دارد. با افزایش غلظت با درصد وزنی 40 کمترین ولتاژ کاری و بعد از 40 درصد وزنی با افزایش غلظت ولتاژ کاری افزایش یافته است. در نمونه b با افزایش غلظت تزریق حاملها و تحرک پذیری بیشتر شده است.
با توجه به طول انتشار اکسایتونها افزایش غلظت در دیودها مخصوصا در لایه انتقال حفره/لایه گسیل نور بسیار مطلوب میباشد. بخاطر تلههای عمیقی که در لایهها وجود دارد، افزایش غلظت تا مقدار خاصی باعث افزایش نوترکیبی اکسایتون شده و شدت نور افزایش می-یابد، زیرا افزایش غلظت کمپلکس باعث کاهش فاصله بین مولکولی کمپلکس شده و باعث افزایش رقص مستقیم منجر به افزایش بیشتر در چگالی/ یا تحرک پذیری حاملها شده که در نتیجه ولتاژ کاری کمتری را نتیجه میدهد .[6]
الکترولومینسانس دیودهای ساخته شده بسیار حایز اهمیت می-باشد. شکل 3 طیف الکترولومینسانس دیودهای ساخته شده را نشان میدهد. قطعه ساخته شده از نمونه b دارای طیف بهتر و بیشترین نور گسیل شده را دارا میباشد. به دلیل اینکه بازترکیب حاملها در این نمونه به خوبی صورت گرفته و طیف گسیلی خوبی نسبت به دیگر نمونهها را نشان میدهد. همچنین
این دیودها با کمپلکس Znq2 طیف نورتابی در محدوده نور سبز را نشان میدهند.
