Главная / Библиотека / Полимерные светодиоды ближнего ИК-диапазона на основе инвертированной конструкции

Полимерные светодиоды ближнего ИК-диапазона на основе инвертированной конструкции

Теги LINKGLOBAL21
Полимерные светодиоды ближнего ИК-диапазона на основе инвертированной конструкции

Аннотация

Полимерные светодиоды ближнего ИК-диапазона (NIR-PLED) обладают огромным потенциалом во многих областях: от приборов ночного видения до оптических коммуникаций. В данной работе было получено ближнее ИК-излучение от нормальных красных флуоресцентных светодиодов с инвертированной структурой с помощью эффекта микрорезонатора. Путем настройки толщины излучающего слоя инвертированный светодиод NIR-PLED на основе PPF-FSO15-DHTBT10 и MEH-PPV получил излучение в ближнем инфракрасном диапазоне с основным пиком, расположенным на 700 и 706 нм, и максимальной внешней квантовой эффективностью (EQEмакс) 0.54% и 1.03% соответственно. Увеличение толщины излучающего слоя вызвало относительное изменение области рекомбинации, что привело к контролируемому сдвигу спектра электролюминесценции (ЭЛ) в инвертированном устройстве. Эти результаты показывают, что настройка спектра ЭЛ, используемая в устройствах с инвертированной структурой, была бы многообещающим методом для реализации излучения в ближнем инфракрасном диапазоне.

Введение

Помимо применения в видимой области, органические светоизлучающие диоды (OLED) потенциально можно использовать в приложениях, работающих в ближней инфракрасной области, например, в устройствах ночного видения, оптических датчиках и оптических средствах связи, также привлекает всё больший интерес. Однако большинство пленочных OLED в ближней инфракрасной области (NIR-OLED) имеют низкую эффективность из-за малой доли излучающих экситонов и более низкого квантового выхода флуоресценции. Большинство из них основано на флуоресцентных материалах, внешняя квантовая эффективность (EQE) которых ниже 1%. Чтобы полностью использовать триплетные экситоны, фосфоресцентные и флуоресцентные материалы на основе теории термически активируемой замедленной флуоресценции (TADF), были последовательно разработаны: теория локальной гибридизации и переноса заряда (HLCT) и триплет-триплетная аннигиляция (TTA). Эффективность NIR-OLED на основе этих новых системных материалов несколько улучшилась, наряду с довольно серьезным снижением квантового выхода. Проблема низкого квантового выхода, вызванная большим количеством безизлучательных переходов в материале с малой шириной запрещенной зоны, особенно для материалов в ближнем инфракрасном диапазоне, до сих пор не решена. Этот вид внутреннего тушения привел к появлению подавляющего большинства материалов, излучающих в ближней ИК-области с квантовым выходом менее 20%, что ограничивает дальнейшее совершенствование NIR-OLED с точки зрения теории. Кроме того, учитывая сложный химический синтез и использование редкого металла иридия, устойчивое производство с низкой стоимостью в будущем кажется сложной задачей.

Данная конструкция продемонстрировала альтернативное решение этих проблем с помощью эффекта микрорезонатора, путем контроля толщины излучающего слоя для получения различного излучения. Традиционная структура микрорезонатора, называемая резонатором Фабри-Перо, обычно состоит из отражающего и полупрозрачного электродов и излучающего слоя. Обычно полупрозрачный электрод представляет собой тонкий серебряный электрод или распределенные Брэгговские отражатели (РБО). Следовательно, без дополнительного полупрозрачного электрода для обычного PLED (CPLED), когда дырка и электрон вводятся со стороны оксида индия олова (ITO) и металлического электрода соответственно, эффект микрорезонатора в большинстве материалов (p-типа) наблюдаются редко. В этом случае область рекомбинации была приблизительно равна размеру металлического электрода, и меньшая разница в оптическом пути между фотоном, отраженным обратно от отражающего электрода, и фотоном, испускаемым непосредственно из стеклянной подложки, не удовлетворяла бы требованиям оптической интерференции. Было только несколько случаев, когда для устройства CPLED наблюдались эффекты микрорезонатора, и все они обладали той же функцией, то есть использовались материалы n-типа в качестве излучающего слоя. В этих условиях зона рекомбинации находится далеко от металлического электрода, а относительное расположение меняется в зависимости от толщины излучающего слоя, из-за чего происходит сдвиг спектра ЭЛ. Однако структура CPLED сильно ограничивала типы излучающих материалов, учитывая, что большинство из них являются материалами p-типа. По сравнению с CPLED, инвертированные светодиоды (IPLED) имеют противоположное направление инжекции заряда, из-за чего рекомбинации происходит вдали от металлического электрода для материалов p-типа. Следовательно, IPLED должен быть идеальной конфигурацией устройства для регулирования и контроля спектров ЭЛ. Фактически, согласно предыдущим отчетам, регулируя толщину слоя переноса дырок или излучающего слоя в IPLED, спектры электролюминесценции перестраивались в широком диапазоне, показывая красный и синий сдвиг, и, таким образом, есть мотивация для получения излучения в ближнем ИК-диапазоне за счет использования материала с высоким квантовым выходом красного света, вместо материалов с низким уровнем квантового выхода в ближнем ИК-диапазоне в качестве излучающего слоя с инвертированной структурой.

В данном исследовании используется красный флуоресцентный материал (PF-FSO10: PPF-FSO15-DHTBT10) и MEH-PPV в качестве излучающего слоя соответственно, чтобы получить высокоэффективное излучение в ближней ИК-области, регулируя толщину слоев с помощью инвертированной структуры устройства, что создает новый способ получения излучения в ближнем ИК-диапазоне.

Экспериментальный раздел

Материалы

Поли (дибензотиофен-S, S-диоксид-со-9.9-диоктил-2.7-флуорен) (PF-FSO10) (Mn = 133000 г · моль-1, PDI = 2.7) и поли (9.9 бис ( 4- (2-этилгексилокси) фенил) -2.7-флуорен-со-3.7-дибензотиофен-S, S-диоксид-со-5.5 '- (4.7-ди (4-гексилтиен-2- ил)-бензотиадиазол)) (PPFFSO15-DHTBT10) (Mn = 29700 г/моль-1, PDI = 2.9) были синтезированы в соответствии с описанными процедурами. Ацетат, дегидрат цинка, полиэтиленимин (PEIE) и поли [2-метокси-5- (2’-этилгексилокси) -1.4-фениленвинилен] (MEH-PPV) были приобретены у Sigma-Aldrich.

Изготовление устройства и размеры

IPLED: стеклянные подложки ITO с листовым сопротивлением 15-20 Ом/квадрат были последовательно очищены в ультразвуковой ванне в ацетоне, детергенте, деионизированной воде и изопропаноле. Слой из ZnO и PEIE был приготовлен в соответствии с предыдущими отчетами. Раствор излучающего слоя был приготовлен путем смешивания раствора PF-FSO10 (10-16 мг/мл-1) и PPF-FSO15-DHTBT10 (15 мг/мл-1) с массовым соотношением 1:0.12. Эмиссионный слой наносился с помощью центрифуги из раствора п-ксилола с образованием однородной пленки с широким диапазоном толщины от 60 до 236 нм поверх слоя PEIE, затем слой отжигался при 100 °C на горячей плите в течение 20 мин. Наконец, 10 нм MoO3, а затем 120 нм алюминия были термически испарены через теневую маску при базовом давлении 2.0×10-6 мбар с образованием катода. Перекрытие между катодом и анодом определяло область пикселя 16 мм-2.

CPLED: слой PEDOT толщиной 40 нм: PSS наносился с помощью центрифуги непосредственно на подложку ITO после обработки кислородной плазмой, а затем отжигался при 120 °C на горячей плите в течение 20 мин. PF-FSO10: 12% эмиссионный слой PPF-FSO15-DHTBT10 наносился центрифугированием в п-ксилоле для образования однородной пленки поверх слоя PEDOT:PSS, затем он отжигался при 100 °C на горячей плите в течение 20 мин. Наконец, 1.5 нм CsF, а затем 120 нм алюминия были термически испарены через теневую маску при базовом давлении 2×10-6 мбар, чтобы сформировать электрод.

Дырочные и электронные слои: структуры были следующие: ITO/PEDOT:PSS/PF-FSO10: 12% PPF-FSO15-DHTBT10 (80 нм)/MoO3/Al и ITO/ZnO/PEIE/PF-FSO10:12% PPF-FSO15-DHTBT10 (80 нм)/CsF/Al соответственно. Для устройства только с дырками подготовка из PEDOT:PSS и излучающего слоя выполняется так же, как и для устройства CPLED. Наконец, 10 нм MoO3, а затем 120 нм алюминия были термически испарены через теневую маску при базовом давлении 2.0×10-6 мбар с образованием катода. Для устройства, предназначенного только для электронов, стеклянная подложка ITO была осаждена слоем ZnO/PEIE, излучающий слой и электрод CsF/Al выполняются по той же процедуре, что и устройство CPLED.

Толщина пленки, обработанной раствором, определялась профилометром Tencor Alpha-step 500 Surface. Толщина MoO3 и Al контролировалась кварцевым кристаллом Sycon STM-100/MF. Характеристики плотности тока, яркости и напряжения (J–L–V соответственно) измерялись в азотном сухом боксе с использованием источника измерительного блока Keithley 236 и откалиброванного кремниевого фотодиода. Спектры ЭЛ и цветовые координаты CIE регистрировали с помощью спектрофотометра PR-705 Spectrascan (Photo Research). Спектры поглощения в УФ-видимой области и спектры фотолюминесценции (ФЛ) регистрировали с использованием спектрофотометра SHIMADZUUV-2600 и спектрофлуориметра HORIBA Scientific fluoromax-4 соответственно. Квантовые выходы фотолюминесценции измеряли с помощью интегрирующей сферы IS080 (LabSphere) для сбора излучаемого света во всех направлениях при возбуждении He-Cd-лазером с длиной волны 325 нм (MellesGriot).

Оптическое моделирование спектров ЭЛ проводилось с помощью программы для моделирования оптики OLED (ExpertOLED). Дисперсия показателя преломления материалов активного слоя и электродов была предоставлена программой для моделирования (стеклянная подложка, ITO, PEDOT:PSS, CsF, Al) или взята из литературы (PF-FSO10, MoO3, ZnO, PEI). Область настройки рекомбинации расположена на границе раздела между электронно-инжектирующим слоем (PEIE, CsF) и эмиссионным слоем.

 

©LINKGLOBAL21 Co., Ltd.

Компания INSCIENCE является официальным дистрибьютором продукции LINKGLOBAL21 на территории РФ

Online заявка

 

Теги LINKGLOBAL21
Новые статьи
Рентгенофлуоресцентный анализ фрагмента стеклянного сосуда времен династии Сасанидов, найденного на острове Окиносима, Япония

В данной статье было определено происхождение осколка стеклянной чаши с рельефными украшениями с помощью портативного рентгенофлуоресцентного спектрометра

Диапазон диодных лазеров расширен до желто-оранжевого!

С помощью новых разработок в области полупроводниковых усилителей и технологий удвоения частоты диапазон перестраиваемых диодных лазеров был расширен до желто-оранжевого, а их мощность в данном диапазоне была увеличена до более чем 1000 МВт

Оптическая гистология неокрашенных тканей человека в режиме отражения (результаты)

В продолжении статьи была использована система фотоакустического дистанционного зондирования с импульсным возбуждающим пучком для создания фотоакустического давления внутри образца, приводящего к модуляции показателя преломления оптического поглотителя

У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б

г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3