Beyaz Fabrikasyon Exciplexes gelen Kararlı Emisyon ile elektrokimyasal Hücreleri Işık yayan

The authors present a method for fabricating stable white-light-emitting electrochemical cells utilizing emission from exciplexes formed between a blue-emitting fluorene polymer and aromatic amines.

Yazarlar, (mavi floresan poli (9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diil) oluşan bir aktif tabaka olan bir polimer ışık yayan elektrokimyasal hücreler arasında kararlı bir beyaz ışık emisyonu (PLECS) imal edilmesi için bir yaklaşım mevcut PFD), ve π-konjüge trifenilamin molekülleri. Bu beyaz ışık emisyonu elektronik olarak uyarılmış eyaletlerde PFD ve aminler arasında oluşan exciplexes kaynaklanır. ', 4' 'PFD, 4,4 ihtiva eden bir cihaz - tris [2-naftil (fenil) amino] trifenilamin (2-TNATA), poli (etilen oksit) ve K _{2 CF3 SO3} Uluslararası Komisyonu beyaz ışık yayılması gösterdi; de l'éclairage (CIE) (0.33, 0.43) koordinatlarını ve Renk Dönüşüm İndeksi (CRI) 3.5 V. Sabit voltaj ölçümleri uygulamalı bir gerilimde Ra = 73 CIE (0.27, 0.37), Ra koordinatları gösterdi 67 ve 5 V gerilim uygulanmasından hemen sonra görülen bir emisyon rengi hemen değişmeden ve sonra kararlı edildi300 san.

Research and development of polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) have expanded in recent years.^1-15 PLECs are similar to organic light-emitting diodes (OLEDs) in that both are surface emitting organic devices and are expected to find their way into future lighting applications. OLEDs are already on the market, but the cost is still high, one reason being that OLEDs need a complicated device structure with multiple layers. In contrast, PLECs have a very simple device structure which consists of a single active layer (emitting layer) between a pair of electrodes. This means that PLECs are suited to mass production processes such as roll-to-roll printing and coating.

A PLEC has an active layer consisting of a fluorescent π-conjugated polymer (FCP). The FCP can be electrochemically doped with a polymer electrolyte (a mixture of an ion conducting polymer and a salt). The FCP is p-doped on the anode side and n-doped on the cathode side during operation, and generates excitons which emit light between the p- and n-doped regions. Therefore, the emission color reflects the exciton emission (=fluorescence) wavelength of the FCP.

Stable white light emission is important for lighting applications, and color mixing techniques which employ two or more emitters have been widely used to achieve this.^10-14 Recently, we presented a different approach for obtaining stable white light emission, using an active layer which contains blue-fluorescent poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) and π-conjugated aromatic amines¹⁵. This white light emission comes from exciplexes formed between PFD and amine molecules in excited states. Exciplex emission has a broader spectrum compared to the exciton emission from the PDF and/or amines, which gives it a color close to that of natural light. This translates to a higher color rendering index (CRI), which is preferable for lighting applications.

In this article, the authors describe the procedure used to fabricate the exciplex based LECs and show the stability of their white light emission.

Aktif Katman Çözümleri hazırlanması 1.

1. Amin katkılı PFD cihazlar için etkin katman çözümü
   Not: PFD, 4,4 ', 4' '- tris [2-naftil (fenil) amino] trifenilamin (2-TNATA), 9,9-dimetil-N, N'-di (1-naftil) - N alınan, N 'difenil-9H-floren-2,7-diamin (DMFL-NPB), poli (etilen oksit) (PEO), kullanılmıştır. Potasyum triflorometansülfonat (K _{2 CF3 SO3)} kullanımdan önce 1 saat boyunca 200 ° C'de vakum altında kurutulmuştur.
   1. 1 amin oranı: PFD olan cihazlar için 0.25, PFD 10 mg ve kloroform, 1 ml, aromatik amin 2.5 mg çözülür ve 40 ° C'de 1 saat karışması sağlandı. 1 amin oranı: PFD sahip olanlar için 1, aromatik amin 10 mg kullanın.
   2. 1 ayrı ayrı, sikloheksanon 1 ml PEO 10 mg çözülür ve 60 ° C'de 1 saat karışması sağlandı ve potasyum trifluorometansülfonat 2.5 mg çözülür (KCF _{3 SO3)}sikloheksanon ml 40 ° C de 1 saat karıştırıldı.
   3. PEO çözeltisi 0.78 ml ve mikropipetler kullanarak PFD çözüm KCF ₃ SO ₃ solüsyonu 0.147 ml ekleyin. 40 ° C'de 4 saat karıştırılır solüsyonu ilave edin.
   4. kaplama dönmeye önce bir zar filtre kullanılarak karışık bir çözelti filtre.
2. Katkısız PFD cihaz için etkin katman çözümü
   1. katkısız PFD cihaz için, kloroform, 1 ml PFD 10 mg çözülür ve 40 ° C 'de 1 saat süre ile karıştırıldı. 1.1.4 - aşağıdaki adımları 1.1.2 amin katkılı PFD için daha önce tarif edildiği gibidir.

LEC Cihazların 2. Fabrikasyon

NOT: LEC cihazların imalatı süreci Şekil 1'de özetlenmiştir.

1. iyonu giderilmiş su, aseton ve 2-propanol, bir kullanarak, ardından seyreltik deterjan ile ultrasonik temiz desenli indiyum-kalay oksit (İTO), cam alt-tabakalar,Her adım için 3 dakika boyunca masaüstü ultrasonik banyo (38 kHz). Son olarak, bir _N2 üfleyici ile çözücüyü çıkarın.
2. Üreticinin protokolüne göre istifleme tedavi UV / O ₃ ile 3 dakika boyunca UV / O ₃ tabakaları işlemek. bir eldiven kutusu içinde, bir atıl atmosfer altında, aktif bir tabaka kaplama işlemini gerçekleştirin.
3. spin kaplayıcı kafasına bir temizlenmiş substrat ayarlayın. bir mikropipet kullanarak etkin katman çözeltisi yaklaşık 100 ul koyun. aşağıdaki gibi alt tabakayı Spin: 800 rpm sn 60, daha sonra 10 saniye boyunca 1.000 rpm'de spin 3 saniye boyunca 1.000 rpm oranını artırmak. Aktif tabaka kalınlığı yaklaşık 150 nm olacak.
4. torpido gözü gecede kaplı yüzeylerde kurutun.
5. Uygun bir elektrot bağlantısı ve kapsülleme sağlamak için aşırı polimer siliniz.
6. alüminyum birikimi için bir buharlaştırma tutucu alt tabakaları yerleştirin. Buharlaştırma odasında tutucusunu ve termal olarak bir alüminyum 100 nm katmanın3 mm alüminyum karşıt elektrodlar yerleştirilmesi için geniş açıklıklar olan bir paslanmaz çelik buharlaştırma maske aracılığıyla 0.4 nm / saniye arasında bir buharlaşma oranı, en.
7. yerleştirme işlemi tamamlandığında, inert bir atmosfer altında, bir eldiven kutusu cihazları aktarın. bir dağıtıcı ile bir dikdörtgen şeklinde UV epoksi reçinesinin bir boncuk uygulanır. Bir cam kapak (15 mm x x 0.7 mm kalınlığında 12 mm) cihazı saklanması reçine (Şekil 1) yerleştirin.
8. UV-LED ışık kaynağından reçinesi kullanılarak UV radyasyonu (: 6,000 mJ / ^cm2, dalga boyu 365 nm kümülatif doz) Cure.

3. Karakterizasyonu

1. JVL ölçümleri
   Not: akım yoğunluğu (J) -voltage (V) -luminance (L) (JVL) özellikleri ve Commission Internationale de I 'Eclairage (CIE) koordinatları, bir DC gerilim akım kaynağı ekrana sahip bir spektral verilmedi detektörü kullanılarak ölçüldü. Ölçüm sistemi tarafından kontrol edilirveri toplama için özel bir kontrol yazılımı ile PC. Sistem şu üreticinin protokolü ayarlandı ve ölçümlerin siyah bir perde altında karanlıkta gerçekleştirildi.
   1. timsah klipler ile cihazın kişilere terminallerini bağlayın. Ölçüm sahnede cihazı yerleştirin.
   2. veri toplama için kontrol yazılımı çalıştırın. Sistem zaman içinde uygulanan voltaj ve akım kontrol eder ve bir fiber optik vasıtası ile spektrometreye emisyon spektrumları toplar.

Elektro (EL) spektrumlan CIE koordinatları ve CRI değerleri (Şekil 2, 4, 5) hesaplamak için kullanılmıştır. Yayan cihazlar görselleri emisyon (Şekil 3) beyazlık doğrulamak için toplanmıştır.

Amin katkılı PFD cihazları ve katkısız PFD cihazın EL spektrumu aşağıda Şekil 2'de gösterilmektedir. Katkısız PFD cihazı PFD exciton emisyona karşılık gelir mavi yayılması gösterdi. Bu arada, 2-TNATA ve DMFL-NPB katkılı cihazlar katkısız PFD cihazı ile karşılaştırıldığında daha uzun dalga boyu emisyon göstermektedir. amin katkılı cihazlardan kaynaklanan emisyonlar elektronik olarak uyarılmış eyaletlerde PFD ve aminler arasında oluşan exciplexes kaynaklanmıştır.

Renk photogra görüldüğü gibi 2-TNATA ve DMFL-NPB katkılı cihazlar beyaz ışık yayılması gösterdi; yayan cihazların PHS (Şekil 3). Amin katkılı cihazların CIE koordinatlarında değişiklikler (PFD katkılama oranları: Amin = 1: 0.25 ile 1: 1). Şekil 4'te gösterilen 2-TNATA katkılı cihaz (PFD: 2-TNATA = 1: 0.25) gösterdi CIE (0.33, 0,43) koordinatlarını ve Ra = 73 V _turn-on = 3.5 _turn-1 üzerinde cd bir parlaklığı üretmek için gerekli gerilimi olarak tanımlanır V (V / cm bir Renk Dönüşüm İndeksi (CRI) PFD aynı oranda bir voltaj süpürme ölçüm) ve DMFL-NPB katkılı cihaz çalışmaz ^2: DMFL-NPB (1: 0.25) y-0,33 = CIE X = 0.23 koordinatları gösterdi ve V Ra = 54 bir CRI _turn-on = DMFL-NPB katkılı cihazın emisyon rengi hafif mavi 3,5 V. 2-TNATA katkılı cihazın kıyasla ötelenir. Bu 2 TNATA DMFL-NPB daha exciplexes oluşturmak için daha büyük bir yeteneğe sahip olan, PFD Aminlerin özellikler oluşturan exciplex bir fark kaynaklanmaktadır. ¹⁵

Şekil 1. LIK cihazın Fabrikasyon süreci. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

PLECS Şekil 2. EL emisyon spektrumları, 2-TNATA katkılı ve katkısız cihazları, katkılı DMFL-NPB.e.jove.com/files/ftp_upload/54628/54628fig2large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Amin katkılı cihazlardan ışık emisyon Şekil 3. Fotoğraf PFD Doping oranı:. Amin = 1.:. 1) 2-TNATA katkılı cihaz b) DMFL-NPB katkılı cihazı (ölçek bar. 5 mm) tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için.

CIE Şekil 4. değişiklikler 2-TNATA ve DMFL-NPD gerilimi arttıkça katkılı cihazlar koordinatları PFD katkılama oranı ile) cihazlar. Amin = 1:. 1 b) <amin = 1: PFD doping oranı / strong> Cihazlar. 0.25 Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

CIE koordinatları, parlaklık ve akım ve b) etkinliği, parlaklık ve 2-TNATA akım PLECS katkılı a) Şekil 5. Geçici evrim. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

LEC hidrofobik PFD ve aromatik aminler ve hidrofilik polietilen oksit ve KCF _{3 SO3} içeren aktif bir tabakası vardır. Bu malzemeler çok farklı çözünürlüklere sahip olduğundan, döndürerek kaplama çözeltisinin dikkatli bir hazırlık eksik çözülme önlemek için önemlidir. Her bir birinci muntazam bir karışım oluşturmak üzere daha sonra çözeltiler, birlikte karıştırılır ve yeterli solvatlayıcı yeteneği ile çözücü maddeler içinde, ayrı ayrı ve tamamen yok edilmesi gerekir. exciton ve exciplex emisyonları Dengeleme beyaz emisyonu elde anahtarıdır. Bu nedenle, PFD ve amin miktarları tam olarak ölçülmelidir.

LECS olarak aktif tabakanın faz ayırma morfolojisini kontrol etmek de önemlidir. Yazarlar, diğer iyon iletken gibi trimetilolpropan etoksilat polimerler (TMPE-OH) yerine PEO ¹⁶ kullanarak çalıştı, ancak TMPE-OH ile fabrikasyon cihaz LEC olarak işlev yoktu. hidrofobik malzemeler (PFD ve aromatikaminler) ve hidrofilik bir polimer elektrolit maddeler dikkatli seçilmelidir, yani, faz-ayrılma eğilimindedir.

reçinenin sertleştirilmesi için kullanılan UV ışık etkin katman malzemesi zarar verebilir. Bu nedenle, UV ışık gereksiz maruz kalmaktan kaçınmak için bir cam kapak ile alüminyum yatırılan taraftan tuttu edilir.

Birden fazla ışık yayıcı malzeme kullanıldığı yöntemler ile karşılaştırıldığında, yukarıda tarif edilen ^10-14 yöntem olup, beyaz ışık yayılması büyük bir avantajı, aromatik aminler gibi basit bileşiklerin sadece eklenmesiyle elde edilebilir sahiptir. yüksek CRI beyaz ışık üretmek için, güneş ışığına yakın bir yelpazeye sahip geniş bant emisyonları elde etmek için gerekli olacaktır. exciplexes genellikle mavi ışık yayan polimerler ve aminler daha iyi kombinasyonları bulmak genişbant emisyon üretmek çünkü mümkün bu yüksek CRI elde etmek için yapmak gerekir.

Şekil 5 kez EV gösterirParlaklık, akım yoğunluğu, CIE koordinatları ve 2-TNATA katkılı LEC etkinliğinin ların çözüme 5 V Şekil 4b sabit bir voltaj uygulanır, esnası etkinlikte parlaklık ve akım yoğunluğunu ve değişiklikleri artan gibi bir LEC tipik bir hareketi gösterir operasyonun ilk 30 saniye.

Yazarlar bu nedenle PFD ve aminler kaynaklanan exciplex emisyonlarını kullanan beyaz ışık emisyonu ile PLECS için fabrikasyon prosedürü göstermiştir. Yazarlar ayrıca bu beyaz ışık yayılmasının kararlılığını büyük alan aydınlatma uygulamaları için özellikle önemli olan bir özellik göstermiştir.

The authors have nothing to disclose.

Bu çalışma kısmen Bilimsel Araştırma Hibe-in-Aid (No 24225003) tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma JX Nippon Oil & Energy Corporation tarafından mali destek verdi.