بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله از دو ماده ی سنتز شده ی جدید برای ساخت دیود های نور گسیل آلی آبی استفاده کردیم. این مواد نور گسیل به صورت جداگانه در یک سیستم میزبان-میهمان مورد استفاده قرار گرفت و سپس به عنوان لایه ی نور گسیل به صورت چرخشی لایه نشانی شدند. پس از بدست آوردن نتایج، عملکرد دو ماده در ساختار دیود نور گسیل مقایسه شد. نتایج جریان-ولتاژ نشان می دهند که قطعات ساخته شده با ماده ی سنتز شده ی 1 نسبت به ماده ی دیگر ولتاژ روشن شدن کمتری دارند. همچنین طیف الکترولومینانس قطعات بیانگر این است که ماده ی سنتز شده ی 1 دارای خلوص رنگی بهتری است. شدت روشنایی دیود ساخته شده با این ماده نیز بیشتر است.
-1 مقدمه
در سال 1880 میلادی توماس آ. ادیسون لامپ التهابی را معرفی کرد که یک دستاورد تاریخی بشمار می رود و یک منبع نور جدید و آسایش را برای زندگی روزمره مردم به ارمغان آورد. الکتریسیته به یک شار فوتونی تبدیل شد که روشنایی مصنوعی را آنگونه که تا آن زمان امکان پذیر نبود، در دسترس عموم قرار می داد. از آن زمان تاکنون نیاز بشر به انرژی نورانی بطور پیوسته ای افزایش یافته است.[1-2] وجود بحران جهانی انرژی و استفاده از انرژی با بازدهی پایین، ویژگی صرفه جویی در انرژی مربوط به OLED ها را بعنوان یکی از گزینه های با بیشترین امکان رقابت برای نسل جدید نمایشگرها و بطور خاص منابع نوری با صرفه انرژی مطرح کرده است.
[3] یک نمایشگر تمام رنگی نیاز به مواد نورگسیل سبز و قرمز و آبی با پایداری و بازدهی و خلوص رنگی نسبتاً برابری دارد. مواد نورگسیل آبی با راندمان مطلوب از جمله ملزومات مهم برای تجاری شدن تکنولوژی برای کاربرد در نسل بعدی نمایشگرهای صفحه تخت و منابع نوری حالت جامد هستند، چراکه نورگسیل آبی نه تنها به طور موثری مصرف توان را کاهش می دهد بلکه می تواند باعث تولید نور به رنگهای دیگر به واسطه انتقال بین سیستمی انرژی به مواد با سطوح پایین تر انرژی فلوئورسانس یا فسفرسانس شود.
[4-6] در این مقاله سعی بر این بوده است تا با استفاده از تجربیات گروه شیمی دانشگاه بهشتی در سنتز کمپلکس های آلی نورگسیل، مواد نورگسیل آبی مناسب به صورت بومی سنتز شده و برای استفاده در ساخت دیود نورگسیل آلی آبی بکار گرفته شوند. به دلیل اینکه مواد جدید به تنهایی لایه ی خوبی تشکیل نمی دهند، در یک ماده میزبان دوپ شدند. ماده ی میزبان مورد استفاده PVK بود که این ماده یکی از مرسومترین محیطهای میزبان میباشد که دارای خاصیت تشکیل فیلم خوب است. با حل کردن هر دو ماده در حلال مشترک از لایهنشانی چرخشی بهره برد. از مزایای دیگر این پلیمر داشتن طیف فوتولومینسانسی میباشد که با طیف جذبی بسیاری از مواد نورگسیل و رنگینهها تطابق دارد.
-2 اقدامات تجربی و نتایج
مواد سنتز شده ی جدید مورد استفاده در این مقاله دارای ساختار شیمیایی شکل 1 می باشند. ماده سنتز شده 1 دارای تراز HOMO ، 5/61 الکترون ولت و تراز LUMO ، 2/6 الکترون ولت است. تراز HOMO و LUMO ی ماده ی 2 نیز به ترتیب 5/47 و 2/21 الکترون ولت می باشد. این تراز ها به روش نظریه تابعی چگالی - DFT - اندازه گرفته شد. ساختار مورد استفاده در این مقاله به صورت ITO/PEDOT:PSS/PVK:TPD:PBD:x/BCP/Ca/Al طراحی شد.
در این ساختار به جای x دو ماده سنتز شده جداگانه دوپ شدند و لایه نورگسیل حاصل به صورت چرخشی لایه نشانی شد. در این ساختار ITO به عنوان الکترود کاتد، پلیمر PEDOT:PSS به عنوان تزریق کننده حفره، لایه تجمیعی PVK:TPD:PBD:x به عنوان لایه ی نور گسیل، BCP مسدود کننده حفره، Ca تزریق کننده الکترون، Al الکترود کاتد و حفاظت کننده آلومینیوم در برابر رطوبت واکسیژن هستند.
شکل :2 ساختار دیود نور گسیل آلی آبی و تراز های انرژی آن
برای ساخت دیود نور گسیل آلی ابتدا زیر لایه های رسانای شفاف ITO را در حلال های استون، ایزوپروپانول، اتانول و نهایت در آب مقطر به مدت 14 دقیقه در حمام آلتراسونیک می شوییم و سپس با گاز نیتروژن خشک می کنیم. بعد از آماده سازی زیر لایه ها، PEDOT:PSS و بعد ازآن لایه نور گسیل به روش چرخشی با سرعت 3000 دور در دقیقه لایه نشانی شدند. بعد از لایه نشانی هریک از لایه ها جهت پخت لایه، تبخیر حلال و رسیدن به سطح هموارتر نمونه ها را در آون قرار می دهیم.
لایه های BCP ، Ca و Al نیز به روش تبخیری بوسیله ی دستگاه لایه نشانی تحت خلا به ترتیب در فشار های 5 5-10 ، 3 5-10 و 2 10-5 میلی بار، لایه نشانی شدند. برای اندازه گیری طیف الکترولومینانس دیود های نور گسیل آلی ساخته شده، از طیف سنج Ocean Optic HR-2000 استفاده شد. نمودار طیف الکترولومینانس قطعات مورد نظر در شکل 5 نشان داده شده است. طیف مربوط به قطعه ی حاوی ماده ی 1 دارای قله ایی در طول موج 489 نانومتر و قله ی طیف مربوط به قطعه ی حاوی ماده 2 در طول موج 498 نانومتر است. در نتیجه حضور ماده ی 1 در ساختار، خلوص رنگی بهتری برای ایحاد نور آبی دارد. همچنین همانطور که از نمودار ها مشخص است شدت الکترولومینانس دیود با حضور ماده ی 1 بیشتر است. نمودار نرمالیزه شده نیز نشان می دهد که وجود ماده ی 1 طیفی با پهنای کمتر ایجاد کرده که نشان دهنده ی عملکرد بهتر این ماده در گسیل نور آبی می باشد.
