بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله دیودهای نورگسیل آلی - OLED - نانوساختار تک لایه، دو لایه، سه لایه و چهارلایه با ماده فعال MEH-PPV ساخته شدند و ولتاژ کاری آنها تا حد امکان با افزودن لایهها کاهش داده شد. برای لایهنشانی مواد دیود، از روش لایهنشانی چرخشی برای پلیمرها و تبخیر حرارتی در خلا برای مولکولهای کوچک و آلومینیوم استفاده کردیم. در ابتدا یک دیود تک لایه با ساختار ITO/MEH-PPV/Al - 165 nm - ساخته شد.
سپس به منظور تزریق بهتر حاملهای بار و بررسی تاثیر افزودن لایههای انتقالدهنده حفره و لایه انتقالدهنده الکترون و لایه بافر بر ولتاژ روشن شدن دیود، لایههای تزریقکننده حفره PEDOT:PSS و انتقالدهنده الکترون Alq3 اضافه شدند و در نهایت لایه بافر و تزریق کننده الکترون LiF اضافه شد. دیود دو لایه با ساختار ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al - 165 nm - و سه لایه با ساختار ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Alq3 - 50nm - /Al - 165nm - و چهار لایه با ساختار ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Alq3 - 50 nm - /LiF - 5 nm - /Al - 165 nm - ساخته شدند. با مقایسه نمودار ولتاژ- جریان و ولتاژ روشن شدن این چهار دیود، مشاهده شد که در دیود تک لایه، ولتاژ روشن شدن دیود حدود 18 ولت بود که با افزودن لایههای بعدی ولتاژ آستانه به 3 ولت رسید.
1 مقدمه
سیستمهای روشنایی مبتنی بر مواد در حالت جامد، یکی از بیشترین در حال حاضر، سیستمهای روشنایی عموماً شامل لامپهای دستگاههایی که امروزه مورد مطالعه قرار گرفته است، دیودهای تنگستن و فلوئورسنت هستند که به دلیل ناسازگاری با محیط نورگسیل جدید هستند که منبع گسیل نور در آنها، مولکولهای زیست، به خاطر استفاده از جیوه و سایر مواد مضر، در حال جایگزین شدن با سایر سامانههای روشنایی هستند.
از بین کو چک آلی - OLED - 1 یا بزرگ پلیمری - PLED - 2 هست ند. OLEDها بسیار نازک و انعطاف پذیر و در اشکال، رنگها و اندازهها متفاوت ساخته میشوند .[1] علاوه بر مزایای ذکر شده، میتوان به سازگاری مواد بکار رفته در این نمایشگرها با محیط زیست نیز اشاره کرد؛ زیرا اغلب مواد بهکار رفته در این ساختارها، مواد آلی و پلیمری هستند که به راحتی در طبیعت تجزیهپذیرند .[2] اولین دیود نورگ سیل تو سط هنری جوزف راند در قطعهای از بلور کربنات سیلسیوم در سال 1907 کشف شد .[3] در سال 1987 اولین دیود نورگسیل آلی دو لایه توسط تانگ و همکارانش در شرکت کوداک گزارش شد .
[4] از آن سال به بعد توجه بسیاری در جهت ساخت دیودهای نور گسیل توسط مواد آلی و پلیمرها معطوف شده است. دیودهای نور گسیل آلی با اعمال ولتاژ به سی ستم و تزریق الکترون از کاتد و تزریق حفره از آند و بازترکیب آنها - تولید اک سایتون - و نهایتاً در اثر واپا شی اک سایتونها نور تولید میشود .[5] در این کار دیودهای نورگسیل آلی تک لایه، دو لایه، سه لایه و چهارلایه به منظور مقای سه و کاهش ولتاژ رو شن شدن دیود ساخته شد و اثر افزودن لایههای انتخابی مناسب بهمنظور سهولت در حرکت حاملهای بار در دیودهای نورگسیل آلی مورد بررسی قرار میگیرد.
2 روش ساخت دیودهای نور گسیل آلی
در این مقاله، برای لایهنشانی مواد و ساخت دیودهای نورگسیل آلی، از روش تبخیر حرارتی - برای مواد شامل مولکوهای کوچک مثل Alq3 و - LiF و روش لایهن شانی چرخ شی - برای لایهن شانی مواد پلیمری مثل PEDOT:PSS و - MEH:PPV استفاده شد. زیر لایه - آند - ایندیم اکسید قلع - ITO - انتخاب شد که قبلا بر روی شیشه لایهنشانی شده بود. مقاومت این لایه کمتر از 15 /sq بود که در ابعاد 2cm⨯1cm برش داده شد. در ابتدا بخشی از ITO را بو سیله ا سید کلریدریک رقیق شده به مدت 20 دقیقه سونش داده شد به این معنی که قسمتی از ITO از روی زیرلایه تمیز شد. سپس زیرلایهها ابتدا با استفاده از مایع ظرفشویی، سپس به ترتیب در استون خالص، متانول، ایزوپروپیل و آب یونزدایی شده خالص، هر کدام بهمدت 15 دقیقه در دستگاه آلتراسونیک، شسته شدند.
در نهایت، با ا ستفاده از گاز نیتروژن خ شک شدند. ماده poly - 3,4-ethylene dioxy thiophene - :poly - styrene sulfonate - یا به اخت صارPEDOT:PSS - تزریق کننده حفره - با ن سبت یک به پنج در ایزوپروپ یل رقیق شد. اب تدا دور های مت فاوت برای لا یه PEDOT:PSS، در یک ساختار دو لایه ITO/PEDOT:PSS - X - /MEH:PPV - 3000 rpm - /Al - 165 nm - با سرعت دورهای متفاوت 2000 تا 6000 rpm مورد بررسی قرار گرفت و کمترین ولتاژ روشن شدن، برای دور 2000 rpm مشاهده شد.
به همین دلیل برای تمامی ساختار در این مقاله، سرعت لایهنشانی چرخشی برای لایه PEDOT:PSS، 2000 rpm و زمان 30 s انتخاب شد. سپس نمونهها در دمای 130 C به مدت 20 دقی قه ت حت گاز نیتروژن حرارتدهی شد. لا یه پلیمری poly[2-methoxy-5- - 2-ethyl-hexyloxy - -phenylene vinylene] یا به اختصار MEH-PPV - انتقال دهنده حفره و گسیلنده نور - برای تمام نمونهها، با سرعت 3000 rpm در مدت زمان 20 s، لایهنشانی شدند. سپس در دمای 150 C برای مدت 15 دقیقه تحت گاز نیتروژن حرارتدهی شدند.
این لایهها قبلا بهینه شده بودند. لایه tris - 8-hydroxyquinoline - Aluminum یا به اختصار Alq3 به عنوان لایه انتقالدهنده الکترون با ضخامت nm 50، LiF با ضخامت 5 nm به عنوان لایه بافر و تزریق کننده الکترون و لایه Al با ضخامت 165 nm بهعنوان کاتد با روش لایه نشانی تبخیر حرارتی لایهنشانی شدند. ضخامت لایهها توسط ضخامت سنج جرمی و کری ستال کوارتز تعبیه شده درون د ستگاه لایهنشانی بهروش تبخیر حرارتی اندازهگیری شد. در این مقاله، چهار نوع دیود نورگسیل تکلایه ITP/MEH:PPV/Al، دو لایه ITO/PEDOT:PSS/MEH:PPV/Al، سه لایه ITO/PEDOT:PSS/MEH:PPV/Alq3/Al و چهار لایه ITO/PEDOT:PSS/MEH:PPV/Alq3/LiF/Al ساخته شدند و مشخصه ولتاژجریان آنها اندازهگیری شد. شکل a 1 تا d ترازهای انرژی لایههای مختلف را برای چهار نوع دیود نشان میدهد.
