بخشی از مقاله
چکیده
یکسوکننده هاي نورگسیل آلی قطعاتی هستند که در سالهاي اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از پارامترهاي مهم در عملکرد این قطعات ولتاژ آستانه کار یکسوکننده می باشد. در این تحقیق یکسوکننده نورگسیل آلی با ساختار ITO/TPD/Alq3/LiF/Al ساخته شد. براي این منظور از روش لایه نشانی تبخیر گرمایی استفاده شده است. پس از ساخت قطعه مورد نظر خواص الکتریکی و اپتیکی آن مانند ولتاژ آستانه ، منحنی جریان- ولتاژ ، منحنی روشنایی- ولتاژ ، منحنی بازده جریان-ولتاژ و طیف نور گسیل شده مورد بررسی قرار گرفت.
مقدمه
تزریق موثر جریان از الکترودها به مواد آلی ضروري می باشد. به پس از تحقیقات انجام شده توسط تنگ اتال در سال 1987، در طی منظور ساخت دستگاهاي آلی داراي بازده کافی در طی دو دهه گذشته چند دهه گذشته یکسوکننده هاي نورگسیل آلی بدلیل کاربردشان در تلاشهاي زیادي جهت کاهش سدهاي تزریق حامل از الکترودها به لایه نمایشگرهاي تخت و منابع نوري انعطاف پذیر داراي بازده بالا و وزن هاي آلی مانند لایه هاي انتقال دهنده الکترون و حفره انجام شده کم و امکان ساخت آسان بطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. به است. در یکسوکننده هاي نورگسیل آلی فصل مشترکهاي مواد آلی و منظور بدست آوردن بازده کافی براي یکسوکننده هاي نورگسیل آلی غیرآلی مانند فصل مشرك آند/لایه انتقال دهنده حفره و کاتد/ لایه انتقال دهنده الکترون نقش مهمی در تزریق بار و عملکرد الکترونیکی دستگاه دارند.
اکسید ایندیوم قلع - - ITO بدلیل رسانندگی خوب، شفافیت بالا در ناحیه نور مرئی ، پایداري شیمیایی و امکان نقش بندي آسان اغلب به عنوان ماده آند در یکسوکننده هاي نورگسیل آلی و دستگاههاي آلی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه یکسوکننده هاي نورگسیل آلی داراي زیرلایه اکسید ایندیوم قلع داراي بازده رضایت بخش هستند ولی پایداري بلند مدت آنها یک موضوع بحرانی می باشد. خواص سطحی اکسید ایندیوم قلع نقش مهمی در عملکرد دستگاه دارد زیرا لایه هاي آلی نازك بطور مستقیم با سطح اکسید ایندیوم قلع اتصال پیدا می کنند.
روشهاي مختلفی مانند تمیزکاري توسط اوزن فرابنفش ، بمباردمان توسط یون آرگون، در معرض پلاسماي اکسیژن قرار دادن، بازپخت، در معرض اسید و باز قرار دادن ، رونشینی فلزات با تابع کار بالا ، اکسیدهاي دي الکتریک، فتالوسیانین مس و ترکیبات آلی مختلف براي اصلاح سطح اکسید ایندیوم قلع بکار گرفته شده اند.دستیابی به تزریق موثر حفره یک موضوع اساسی در یکسوکننده هاي نورگسیل آلی می باشد.
بخش تجربی
یکسوکننده نورگسیل آلی با ساختار چندلایه اي nm - ١٠٠nm - /LiF - 0.5nm - /Al - ٣٠nm - /Alq3 - ٠۴ - ITO/TPD با استفاده از دستگاه لایه نشانی تبخیر فیزیکی با خلأ بالاکه در آن براي تبخیر هر یک از مواد آلی و غیر آلی مختلف از بوته هاي تبخیر جداگانه اي استفاده شده است آماده می شود. در ساختار فوق مواد آلی تري فنیل دیامین - - TPD و هیدروکسی کوئینو آلومینیوم - - Alq3 که بترتیب به عنوان ماده انتقال دهنده حفره و ماده نورگسیل استفاده می شوند و شیشه هاي اکسید ایندیوم قلع با مقاومت سطحی 20 اهم بر سانتی متر مربع که به عنوان آند می باشند از شرکت سیگما آلدریچ خریداري شده اند.
همچنین مواد غیرآلی مانند لیتیوم فلوراید - - LiF و آلومینیوم - Al - بترتیب به عنوان مواد تزریق کننده الکترون و کاتد از شرکتهاي داخلی تهیه شده اند. ابتدا قسمتی از هر یک از شیشه هاي اکسید ایندیوم قلع برش خورده توسط قلم الماسی با استفاده از اسید هیدروکلریک و پودر روي در زیر هود قلم زنی می شوند تا آند اکسید ایندیوم قلع به پهناي 6 میلی متر ایجاد شود .سپس شیشه هاي نقش بندي شده آند بطور متوالی توسط آب صابون ، استن ، پروپانول، اتانول و آب دي یونیزه هر یک به مدت 10 دقیقه در سیستم آلتراسونیک شستشو داده شده و با استفاده از گاز نیتروژن خشک می شوند. فشار داخل دستگاه در طی فرایند تبخیر گرمایی براي لایه نشانی برابر با -6 2×10 میلی بار می باشد.
مواد آلی تري فنیل دیامین و هیدروکسی کوئینو آلومینیوم بطور متوالی با سرعت 0/2 تا 0/5 نانومتر بر ثانیه لایه نشانی می شوند. پس از لایه نشانی مواد آلی ، مواد غیر آلی لیتیوم فلوراید و آلومینیوم بترتیب با سرعت 0/1 و 0/1 تا 0/6 نانومتر بر ثانیه لایه نشانی می شوند. ضخامت لایه ها با استفاده از سنسور بلور کوارتز تعیین می شود و مساحت ناحیه گسیلنده یکسوکننده برابر با 36 میلی متر مربع می باشد.
نتایج و بحث
پس از انجام مراحل لایه نشانی و ساخته شدن یکسوکننده نورگسیل آلی بررسی رفتار الکتریکی و مشخصات اپتیکی آن مانند شدت نور ، رنگ نور تولید شده و ولتاژ آستانه کار یکسوکننده ساخته شده از اهمیت ویژه اي برخوردار است. براي این منظور پس از لایه نشانی ، یکسوکننده ساخته شده بدون کپسوله کردن به بیرون دستگاه لایه نشانی منتقل شده و بلافاصله در دماي اتاق و شرایط هواي معمولی مشخصه هاي آن اندازه گیري می شود. مشخصه روشنایی- جریان- ولتاژ یکسوکننده نورگسیل و طیف نور گسیل شده از آن بترتیب با استفاده از نورسنج - لوکس متر - ، میکرو آمپرسنج متصل به کامپیوتر و اسپکترومتر اندازه گیري می شوند. به منظور بررسی عملکرد دیودي دستگاه ساخته شده، قطعه مورد نظر تحت تاثیر ولتاژ مستقیم قرار می گیرد.
بطوریکه ولتاژ اعمال شده به دستگاه از مقدار صفر بصورت پله اي افزایش یافته و در هر مرحله جریان عبوري از آن اندازه گیري می شود. تغییر وضعیت منحنی جریان ولتاژ در اندازه گیري هاي متوالی نشان دهنده پایداري یا عدم پایداري قطعه ساخته شده می باشد. شکل 1 مشخصه جریان- ولتاژ قطعه ساخته شده را نشان می دهد.همانگونه که در این شکل دیده می شود با افزایش ولتاژ تا مقدار 10 ولت تغییرات چگالی جریان کند بوده و پس از آن تا مقدار 15 ولت افزایش چگالی جریان بیشتر می شود. همچنین بیشترین ولتاژي که دستگاه می تواند تحمل کند برابر با 15 ولت می باشد.
همچنین بررسی میزان شدت نور تولید شده در یکسوکننده هاي نورگسیل آلی در طراحی و مشخصه یابی این قطعات بسیار حائز اهمیت است. از این رو طیف نور گسیل شده و شدت آن براي قطعه ساخته شده اندازه گیري می شوند. شکل هاي 2و3 بترتیب مشخصه هاي روشنایی- ولتاژ و طیف نور گسیل شده را نشان می دهند. ولتاژي را که در آن یکسوکننده شروع به نوردهی می کند ولتاژ آستانه می گویند. به منظور بررسی عملکرد یکسوکننده نورگسیل آلی ولتاژ آستانه آن مورد بررسی قرارمی گیرد.
همانگونه که در شکل 2 دیده می شود ولتاژ آستانه براي دستگاه ساخته شده در حدود 4 ولت می باشد و با افزایش ولتاژ تا 10 ولت مقدار روشنایی دستگاه تغییر قابل ملاحظه اي نمی کند و پس از آن با افزایش ولتاژ مقدار روشنایی دستگاه نیز افزایش می یابد بطوریکه وقتی مقدار ولتاژ اعمال شده به 15 ولت می رسد دستگاه داراي بیشترین روشنایی284 کاندیلا بر متر مربع خواهد بود و پایداري دستگاهباشد فقط تا 15 ولت می . شکل 3 نیز نشان می دهد که نور گسیل شده از یکسوکننده در طول موج 550 نانومتر داراي بیشترین شدت است که با طیف نور گسیل شده از ماده هیدروکسی کوئینو آلومینیوم مطابقت داشته و نشان می دهد که نور گسیل شده از یکسوکننده ناشی از لایه هیدروکسی کوئینو آلومینیوم می باشد.
همچنین منحنی بازده جریان براي این قطعه در شکل 4 نشان داده شده است. همانگونه که دیده می شود با افزایش ولتاژ تا مقدار 10 ولت مقدار بازده جریان تقریبا ثابت باقی می ماند زیرا در این تغییرات ولتاژ مقادیر چگالی جریان و روشنایی دستگاه نیز تغییر قابل ملاحظه اي نداشته است اما پس از آن مقدار بازده جریان افزایش می یابد تا اینکه به مقدار بیشینه 6/1 کاندیلا بر متر مربع در 14/5 ولت می رسد و پس از آن دوباره کاهش می یابد تا اینکه به مقدار 5/59 کاندیلا بر متر مربع در 15 ولت می رسد.
