بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این مقاله، طراحی و ساخت یک دیود نورگسیل آلی - OLED - و بدست آوردن ضخامت بهینه لایه نشردهنده نور میباشد. در این تحقیق، دیود نورگسیل آلی با دو ساختار ITO/PEDOT:PSS/PVK/Alq3/Al و ITO/PVK/Alq3/Al را طراحی کردیم. ابتدا به بررسی نقش لایه تزریق کننده حفره آلی PEDOT:PSS در ساختار دیود پرداختیم. در ساختاری که لایه تزریق حفره استفاده شد، ولتاژ راه اندازی کمتری بدست آمد. سپس اثر ضخامت لایه گسیلنده آلی Alq3 بر مشخصههای جریان ولتاژ دیو دنور گسیل الی بررسی و بهینه سازی شد. ضخامت بهینه برای لایه نشر دهنده نور با توجه به ولتاژ آستانه 80 نانومتر بدست آمد.
مقدمه
انرژی یک مسئله مهم این سالهای جوامع توسعه یافته به دلیل منابع سوخت فسیلی محدود بر روی زمین شده که برای حل این مشکل دو دیدگاه وجود دارد. کاهش انرژی مصرفی با استفاده از بهبود مصرف بهرهوری و دیگری استفاده از منابع تجدیدپذیر بلند مدت، میباشد .[1] دیودهای نورگسیل آلی - OLED - از جمله قطعاتی هستند که میتوانند به موضوع کمبود انرژی کمک شایانی کنند. یک دیود نورگسیل آلی از یک فیلم نازک ماده آلی یا غیر آلی که در بین دو الکترود قرارد دارد، تشکیل شده است.
با اعمال ولتاژ به الکترودها، الکترونها و حفرهها به لایه آلی وارد شده و در آنجا تشکیل اکسایتون میدهند و سرانجام نور تولید شده از دیود خارج میشود. لایه گسیلنده باید قادر به انتقال هر دو نوع حامل بار - الکترون و حفره - و همچنین باید این ویژگی را داشته باشد که حاملهای بار در آن به سمت یکدیگر حرکت کرده و تشکیل اکسایتونهای برانگیخته دهند و از واهلش اکسایتونی برانگیخته به حالت زمینه فرآیند گسیل نور ایجاد شود
. به همین علت یکی از عوامل مهم در کارایی دیودهای نورگسیل آلی ضخامت لایه ماده آلی گسیلنده میباشد. در این تحقیق ابتدا یک دیود نورگسیل آلی را طراحی کردیم. سپس به برسی نقش لایه تزریق کننده حفره پرداخته و بعد از آن اثر ضخامت لایه گسیلنده نور Alq3 به عنوان گسیلنده نور سبز و انتقال دهنده الکترون در ساختار دیود به کار رفته مورد بررسی و بهینه سازی، قرار گرفته است.
مدل فیزیکی
شبیهسازی یک روش مؤثر در تحلیل سازوکار دستگاهها می-باشد. علاوه بر آن شبیهسازی میتواند نشان دهد که عملکرد دستگاه تا چه میزانی قابلیت بهبود دارد در ضمن شبیهسازی قادر است اطلاعات دقیقی در مورد توزیع حاملهای بار که از طریق آزمایشگاهی اندازهگیری آن دشوار است را به ما بدهد. فرآیند فیزیکی حاکم بر عملکرد دیود نورگسیل آلی برای قسمت جریان-ولتاژ را میتوان طی چهار مرحله تزریق حاملها، انتقال حاملها، بازترکیب حاملها و توزیع میدان الکتریکی در هر کدام لایهها می-باشد.
اولین گام در ساخت دیودهای نور گسیل آلی ساندویچ لایه-های ارگانیک بین کاتد و آند، دستگاه شبیهسازی ارا ئه شده در این کار با ایجاد میدان الکتریکی در اثر تزریق حاملهای بار - الکترون و حفره - و انتقال و بازترکیب آن در لایه نشردهندهی نور میباشد. تزریق حامل بار از یک الکترود فلزی به سمت نیمه رسانای آلی با مدل گسیل گرمایونی میتواند شرح داده شود، که در این مدل فرض میشود که جریان در سرتاسر قطعه وابسته به ارتفاع سد میباشد.
نتایج و بحث
پس از انجام محاسبات ابتدا به بررسی نقش لایه تزریق کننده حفره آلی PEDOT:PSS در ساختار دیود پرداخته که از مقایسه نمودار در شکل2 میتوان به این نکته پی برد که در ساختار اول ولتاژ راهاندازی تقریبا 7/74 ولت و در ساختار دوم ولتاژ راه اندازی برابر 8/52 ولت میباشد . در ساختاری که از لایه تزریق حفره استفاده میشود ولتاژ راه اندازی کمتر و توان مصرفی دیود پایینتر آمده است. این کاهش به دلیل تزریق بهتر حاملهای بار و آسانتر شدن فرآیند انتقال میباشد. با قرار گرفتن لایه آلی تزریق کننده حفره، ترازهای انرژی بین ترازهای کاتد و لایه انتقال دهنده حفره قرار میگیرند که باعث آسانتر شدن فرآیند انتقال بار میشود.
