Tersinir organik ışık yayan diyotların veriminin arttırılması için arakatman modifikasyonları

Abstract

Organik ışık yayan diyotlar (OLEDs) yeni nesil görüntüleme ve aydınlatma teknolojilerindeki uygulamaları nedeniyle hem akademik hem de endüstriyel alanda artan bir eğilimle ilgi odağı haline gelmiş ve geniş bir araştırma sahası yaratmıştır. Hızla gelişen bu teknolojinin, günümüzde ulaştığı noktada verim ve kararlılık rekabet edebilir ticari ürünlerin geliştirilmesinde hala engel teşkil eden ve araştırmacılar tarafından çözüm aranan temel zorluklar arasında yer almaktadır. Yüksek verim elde etmek için katmanlar arası etkili bir yük enjeksiyonun/iletiminin sağlanması ve olası kayıpların önlenerek emisyon tabakasında dengeli yük yoğunluğunun sağlanması elzemdir. Bu bağlamda, tersinir alt-emisyon OLED'lerde (IBOLEDs) ITO'nun elektron enjeksiyonunu kolaylaştıracak ve aynı zamanda katmanlar arası enerji seviyesi uyumsuzluklarından ve yük taşıyıcıları arasındaki mobilite farkından kaynaklı çoğunluk yük taşıyıcılarının (boşluk) katot/organik ara yüzeyinde sönümlenmesini önlemek gayesiyle emisyon katmanında hapsedilmesini sağlayacak yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaç doğrultusunda birçok işlevi eş zamanlı olarak tek bir katmanda toplayacak hibrid/kompozit uygulamaların geliştirilmesi son derece önemlidir. Bu tarz uygulamalar aygıt yapısını sadeleştireceğinden hızlı ve ucuz üretim süreçlerinin de yolunu açacaktır. Bu çalışmada, nano-kompozit (NC) ara katman sistemi tasarlanarak tersinir OLED aygıt mimarisinde karşılaşılan kritik problemler aşılmaya çalışılmıştır. Bu amaçla, düşük sıcaklık ve çözeltiden işleme sürecine imkân veren ZnO:PEI ve ZnO:PEI:TPBi NC ara katmanları, IBOLED aygıt mimarisine dahil edilmiş ve konsantrasyon, kalınlık, tavlama sıcaklığının kontrolü ile tam olarak optimize edilmiştir. NC filminin fiziksel ve morfolojik özellikleri film oluşturma kabiliyeti hakkında bilgi edinilmek için ayrıca incelenmiştir. Sonuç olarak, NC ara katman sistemi homojen film oluşturabilme kabiliyetinin yanı sıra verimli bir elektron enjeksiyonu ve boşluk bloke etmeyi eş zamanlı sağlayarak, emisyon katmanında dengeli bir yük yoğunluğu yaratmış ve aygıt performanslarını ciddi şekilde iyileştirmiştir.Organic light-emitting diodes (OLEDs) have become a focus of interest with a growing tendency in both academic and industrial area because of their use in next generation display and lighting technologies which have created broad range of research field. Efficiency and stability at the point where this rapidly evolving technology has reached today is one of the main challenges that still remain an obstacle for researchers to develop competitive products. In order to obtain high efficiency, it is essential to provide an effective charge injection/transporting between the layers and to achieve balanced charge density in the emissive layer by avoiding possible losses. In this context, it is significant that the development of methods to simplify electron injection of ITO and at the same time to restrain excess charge carriers in the emission zone while prevent quenching of excess load carriers in the cathode/organic interface due to energy level mismatches between layers and mobility differences between charge carriers in inverted bottom emission OLEDs (IBOLEDs). In accordance with this purpose, it is highly desirable develop hybrid/composite systems that incorporate multiple functions in a single-layer, simultaneously. This kind of applications will lead easy and inexpensive route for fabrication processes. In this study, we attempt to solve the critical problems facing inverted OLED architecture by designing nano-composite (NC) interlayer system. For this purpose, low temperature and solution processable ZnO:PEI, ZnO:PEI:TPBi NC interlayers were inserted into the IBOLED device architecture and fully optimized by controlling the concentration, thickness and annealing temperature. The physical and morphological properties of NC film were also examined to get information about film forming ability. Consequently, the NC cathode system has high film forming ability, as well as providing an efficient electron injection and hole blocking simultaneously, resulting in a balanced charge density in the emission layer and significantly improved device performance.