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UDEC. Fonseca Catalina. Fonseca Omar. Pardo Jair. Gómez Eric 20 de Noviembre de 2014
Electiva básica de ciencias básicas.
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Resumen— En este artículo se abordan los principios de
diseño de la estructura y los contactos compuestos transparentes
de un oled, los efectos de las cavidades en los microscopios
ópticos, las distorsiones en los colores emitidos si no se controla
adecuadamente. El análisis muestra que los efectos de la
microcavidad se pueden suprimir mediante la sustitución de los
contactos que contienen metales reflectantes, con contactos
libres de metal de gran transparencia. Además, se emplea el
modelo para determinar los espesores de las capas
constituyentes que reduzcan al máximo los anteriores efectos.
Estos contactos muestran una eficiente inyección de electrones
y una alta transparencia, comparado con cátodos metálicos
convencionales. Se ha logrado una eficiente inyección de
huecos en las películas delgadas de ITO creadas a temperatura
ambiente.
INTRODUCCIÓN
Los dispositivos OLED han demostrado suficiente brillo,
gama de color y la vida útil para su uso en todo color,
emisiva pantallas planas. Para nuestro conocimiento, sin
embargo, aún no se ha informado de una tecnología
aceptable para la producción de pantallas OLED a todo
color. Entre las diversas estrategias posibles para la
fabricación de tales pantallas a todo color juega, un
enfoque que utiliza apilados verticalmente rojo (R), verde
(G) y azul (B) emisor de los OLEDs para formar un pixel,
lo que lleva a un aumento de tres veces en el factor de
resolución y visualización de relleno en comparación con
la disposición tradicional de subpixeles de lado a lado.
OLEDs transparentes (TOLEDs) son componentes
necesarios en la arquitectura OLED SOLED apilados, ya
que la luz emitida por un subpixel dado debe ser
transmitida a través de los subpíxeles adyacentes en la pila
para poder verlo. Las capas orgánicas en OLEDs son a
menudo altamente transparentes sobre sus propias bandas
de emisión y en todo el espectro visible
En estos primeros SOLEDs los colores de emisión de
algunos subpíxeles fueron distorsionadas sustancialmente
por micro cavidades mediante resonancia. Se forman
cavidades ópticas primarias entre las capas metálicas
reflectantes, mientras que la reflexión de Fresnel, debido
al desajuste del índice de refracción en cada interfaz
dieléctrica también contribuyó a los efectos.
Otro de los primeros problemas de los SOLEDs fue el alto
voltaje de funcionamiento (20 V) resultante de
propiedades pobres de inyección de portador de los
electrodos intermedios. En particular, el cátodo de metal
de una estructura de OLED invertida inyecta electrones
ineficientes en el ETL suprayacente cuando se compara
con un cátodo de metal depositado directamente sobre la
superficie ETL.
I. DESARROLLO EXPERIMENTAL.
OPTIMIZACIÓN PARA MINIMIZAR LOS EFECTOS DE
MICROCAVIDAD.
Este modelo se ha empleado para determinar los espesores
de las capas en los SOLEDs para minimizar los efectos de la
microcavidad. El análisis descrito en a sec II A muestra que en
DISPOSITIVOS ORGÁNICOS
TRANSPARENTES EMISORES DE LUZ
APILADOS. PRINCIPIOS DE DISEÑO Y
ELECTRODOS COMPUESTOS
TRANSPARENTES.
Fonseca Diana Catalina. Fonseca Omar Andrés. Pardo Jair. Gómez Eric
cata.fo.cf@gmailcom; [email protected]; [email protected]; [email protected]
UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA.
UDEC. Fonseca Catalina. Fonseca Omar. Pardo Jair. Gómez Eric 20 de Noviembre de 2014
Electiva básica de ciencias básicas.
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Figura 1Sección transversal del modelo MF para la
optimización de los SOLEDs
el dispositivo los colores no distorsionados se pueden obtener
con una estructura similar, simplemente cambiando el orden
de la azul y verde.
El dispositivo a analizar fue el siguiente:
El cátodo transparente libre de metal de cada subpixel consiste
en una película de CuPc de 55 Å de espesor y una tapa de ITO,
además sirve como ánodo para el subpixel inferior. Dichas
capas se emplean para mejorar la inyección de huecos.
También se analiza, por comparación, un SOLED que tiene una
estructura similar pero con las películas delgadas de Mg:Ag en
los contactos transparentes intermedios con un espesor de Å,
además de otro material para el contacto con el subpixel
De acuerdo a los datos obtenidos respecto a CuPc y Mg re
realizo la siguiente tabla.
En la siguiente figura se muestran los factores calculados
respecto a la tabla anterior y comparando un SOLED y el
modelo MF-SOLED, allí se analizan los efectos de micro
cavidad, dicha figura muestra la sección transversal
esquemática de dicho dispositivo.
Figura 2 Factores de modificación espectrales calculados para el
sustrato de emisiones normales
a) SOLED b) MF-SOLED
La grafica demuestra que el efecto de micro cavidad es menos
afectado por el MF-SOLED ya que es menor las variaciones
de longitud de onda en este respecto al dispositivo
convencional, dicho efecto es debido a las a las reflexiones
internas que tiene el dispositivo.
Diseño de sOLED basados en análisis de micro
cavidades.
Dispositivos emisores de luz orgánicos generan la luz a
través de la recombinación radioactiva de excitones en
moléculas excitadas eléctricamente ubicadas en una
estructura en capas. El OLED consiste en electrodos
metálicos reflectantes y otras interfaces que reflejan
parcialmente entre el índice de refracción de materiales
no coincidentes. Estas múltiples capas actúan
cooperativamente para formar una microcavidad óptica.
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La figura 1 muestra un conceptual la sección transversal de un SOLED
de tres colores, donde intermedio contactos transparentes son
compartidos por subpíxeles adyacentes.
En la mayoría de los casos cada contacto transparente en
un SOLEDs que inyecta portadores de diferentes
polaridades en los elementos superiores e inferiores
apilados adyacentes. Las transparencias de los contactos
influyen en los voltajes de funcionamiento y la eficiencia
de todos los emisores de luz en la pila. Además, la
reflexión residual de los contactos es responsable de la
formación de microcavidades ópticas por lo tanto los
contactos, de gran transparencia de propiedades de
inyección de portadora adecuadas se requieren en práctica
SOLEDs.
A. CÁTODOS TRANSPARENTES
UTILIZANDO PELÍCULA METÁLICA
DELGADA
Una película delgada de ITO obtenido comercialmente
reviste previamente sobre un sustrato de vidrio se limpió
y se trató durante 2 min en una Plasma de oxígeno a 31
W, seguido por una secuencial térmica evaporación en el
vacío de 1026 Torr de un 500 Å de espesor HTL de un -
NPD, y un ETL compuesto por un 350 -A- gruesa región
de emisión de Alq3 dopado en el 0,8 %.
La muestra se transfirió sin exposición a la atmósfera en
una cámara de deposición por pulverización catódica a
través una caja de guantes llena de N2 donde estaba el
nivel de humedad.
El objetivo se compone de 10 % y el 90% de SnO2 In2O3
en masa con 99 % de pureza, y fue alojada en una pistola
de pulverización catódica con magnetrón hacia la muestra
a un 45 ° ángulo de inclinación. Tanto el soporte de la
muestra y el blanco eran refrigerado por agua. La presión
durante el proceso de pulverización catódica fue de 2
mTorr.
Ilustración 1corriente vs características de tensión de una manera
transparente y un
Muestra la densidad de corriente vs tensión (J - V)
características de un típico TOLED, junto con los de una
OLED convencional.
El dispositivo de transparencia es entre el 40% y el 52%
en todo el espectro visible. Esto es algo menor que el 60%
a 70% la transparencia alcanzada previamente.
B. CATODOS TRANSPARENTES METAL-
LIBRES
Efectos microcavidad que distorsionan la emisión color,
Por otra parte, el Mg: Ag espesor de la película debe ser
estrechamente controlado para lograr dispositivos
operacionales con alta transparencia. Por otro lado,
TOLEDs libres de metal ha demostrado para minimizar la
absorción de contacto y reflexión. Para optimizar estos
dispositivos para su uso en SOLEDs,
MF-TOLEDs se fabricaron Después de limpieza y
tratamiento de plasma de oxígeno de dos ITO
prerrevestida sustratos de vidrio, un 28 HTL 450 Å de
espesor a- NPD fue térmicamente depositado, seguido de
un ETL Alq3 de 500 Å de espesor.
La película de BCP se deposita sobre una de las muestras
y una película de CuPc de 50 Å de espesor sobre la
Otra. Las muestras se transfirieron con una exposición
mínima de aire a una cámara de pulverización catódica,
donde una sobre capa de ITO de 500 Å de espesor fue
bombardeada a las 5 W de un objetivo de 2 pulgadas de
diámetro .la presión del gas de pulverización catódica fue
de 5 mTorr, con flujos de Ar y O2 regulado a 200 sccm y
0,1, respectivamente. Aquí, la óptima Concentración de
O2 para el logro satisfactorio tanto en cine conductividad
y transparencia varía de 0 % a 0,05 % para una fuente de
pulverización catódica de 5 W, lo que resulta en una; 300
V / h hoja resistencia para una película de 500 Å de
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espesor. La película BCP o en CuPc el cátodo compuesto
sirve como una capa de inyección de electrones.
Ilustración 2características de tensión de MF-TOLEDs
Muestra la transmisión óptica, reflexión y la absorción de
la MF-TOLED utilizando BCP como la EIL. Este
dispositivo es 90% transparente en toda la Región visible
con pérdidas debido principalmente a la reflexión. Esto
representa una significativa mejora con respecto a la que
contiene un metal TOLEDs. El uso de la capa de BCP
altamente transparente en el contacto transparente
también reduce el contacto de absorción relativa.
II. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Se estudiaron tres condiciones de deposición de película
diferentes: A. Sin O2. B. El oxígeno se introdujo para la
deposición de los últimos 80 Å, primero a una concentración de
0,067%, y posteriormente aumentó a 0,13% para un total de 20
Å. C. oxígeno introducido para la deposición de los últimos 80
Å, primero en una concentración de 0,13% y después se
aumentó a 0,67% para un total de 20Å.
Dos tipos de OLEDs se fabricaron con cada una de las películas
de ITO. Cada OLED “TIPO I” tenía 400 Å de espesor de un
HTL-NPD, 500-Å de ETL de Alq3, y un cátodo 1500 Å de Mg:
Ag, tapado con una película de 500 Å de espesor de Ag. El
OLED '' Tipo II '' usa una estructura idéntica, HTL / ETL
/cátodo, con una inyección de huecos de 50 Å de espesor (HIL)
de CuPc insertado entre el HTL y el ánodo ITO.
El tratamiento con plasma de oxígeno conduce a una pequeña
pero significativa mejoría en inyección de huecos desde el ITO
comercial. Para películas bombardeadas a temperatura
ambiente, una pequeña cantidad de oxígeno introducido durante
la etapa final de deposición conduce a una mejora dramática en
la inyección de huecos, manifestado por una disminución en 6-
8 V de tensión de funcionamiento OLED.
Los voltajes de funcionamiento más bajos se alcanzaron sin el
uso de CuPc para las capas de OLEDs comerciales, ya que el
CuPc mejora la inyección de huecos en el bombardeó del ITO
a temperatura ambiente en HTLs, resultando en
aproximadamente 1V la reducción en los voltajes de operación
para el Tipo II, comparado con la estructura del Tipo I. Por lo
tanto, el proceso de bombardeo iónico ITO modificado usando
exceso de O2 durante las etapas finales de la deposición, junto
con una capa de de CuPc de 50 Å de espesor para la inyección
de orificios, mejora significativamente la tensión de
funcionamiento de OLEDs depositados mediante el bombardeo
a temperatura ambiente.
Ilustración 3Estequiometría de las películas creadas.
En un intento de comprender la razón de las diferencias en las
propiedades de inyección de huecos de las diversas películas de
ITO, se examinaron sus superficies utilizando estequiometría
de rayos x espectroscopia de fotoelectrones (XPS). Las cinco
películas en la figura. se examinaron en un ángulo de salida de
20 ° de electrones, que corresponde a una profundidad de la
sonda de 20 Å. Las superficies detectados incluyen Sn41, IN31,
OH2, óxidos metálicos, C-C, C-O, y COO2. Se observa una
fuerte correlación entre la concentración de grupos hidroxilo en
una superficie de la película de ITO y el voltaje operativo
OLED.
Conclusiones.
En la estructura SOLED, es importante que la película
pulverizada de ITO sea lisa para evitar un cortocircuito en el
subpixel depositado sobre su superficie. Por lo tanto, se analizó
la morfología de la superficie de las distintas películas de ITO,
a través del uso del microscopio de fuerza atómica (AFM).
La eficiente inyección de huecos de las películas de ITO creadas
a temperatura ambiente se ha logrado mediante la introducción
de exceso de O2 en el gas de pulverización catódica durante las
etapas finales de la deposición. Con la ayuda de una capa de
CuPc para la inyección de huecos, los voltajes de operación
eran comparables a las de los OLEDs utilizando plasma de
oxígeno, se lograron. La morfología de la superficie de las
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películas de ITO es bastante suave, proporcionando contactos
fiables para los subpíxeles.
III. BIBLIOGRAFÍA
[1] P. G.GU.G y B. P.E., «Trasparent stacked Organic light
emitting devices .I. Design principles and trnasparent
compound electrodes».