
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Müəlliflər: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Caeho Li Tae-Hee Xan Min-Ho Park Dae Yool Jung Cemin Seo Hong-Kyu Seo Hyunsu Cho Eunhye Kim Jin Chung Sung-Yool Choi Taek-Soo Kim Tae-Woo Lee Seunghyup Yoo Abstrakt Qrafen əsaslı üzvi işıq yayan diodlar (OLED-lər) son vaxtlar əsasən yüksək çevik işıq mənbələri üçün vədləri sayəsində gələcək nəsil displeylər və işıqlandırma üçün əsas element kimi ortaya çıxmışdır. Bununla belə, onların səmərəliliyi, ən yaxşı halda, adi, indiyum-tin oksid əsaslı analoqları ilə eyni səviyyədə olmuşdur. Biz burada yüksək indeksli TiO2 layları və qrafen elektrodlarını qəfəsləyən aşağı indeksli deşik-inleymə laylarının sinerjistik qarşılıqlı əlaqəsinə əsaslanan ideal bir elektrod strukturu təklif edirik, bu da rezonansla gücləndirilmənin maksimuma çatdığı, lakin səth plazmon polyaritonuna itkinin azaldığı ideal bir vəziyyətə gətirib çıxarır. Təklif olunan yanaşma, müvafiq olaraq, tək və çox qəfəsli cihazlar üçün 40.8 və 62.1% (yarım-küre linza ilə 64.7 və 103%) ultra-yüksək xarici kütləvi səmərəliliyə malik OLED-lərə gətirib çıxarır. Bu elektrodlarla plastik üzərində hazırlanmış OLED-lər, TiO2 laylarının çatlar-döndürmə möhkəmlənməsi yolu ilə 4%-ə qədər əyilmə gərginliyinə davam gətirməsi sayəsində, 2.3 mm radiusda təkrarlanan şəkildə əyilə bilər. Giriş Çeviklik və uzanabilirlik kimi forma-faktor üstünlükləri, üzvi işıq yayan diodları (OLED-lər) istifadə üçün böyük diqqət cəlb etmişdir; mobil, rulon tipli və ya qatlana bilən displeylər kimi yeni cihazlarda istifadə üçün; hərəkətlilik, deformasiya qabiliyyəti və/yaxud genişlənmə tələb edir , . Bununla belə, belə bir potensialın tam reallaşması asan deyil və müxtəlif aspektlərdə əhəmiyyətli səy tələb edir, məsələn, aşağı-temperaturda nazik-film tranzistor texnologiyalarının və/yaxud çevik qablaşdırmanın inkişafı . Yüksək dərəcədə çevik displeylər üçün nəzərə alınmalı digər mühüm cəhət, indiyum-tin oksid (ITO) elektrodlarını əvəz edə bilən şəffaf elektrodlar (TE) tapmaqdır, hansılar ki, adətən məhdud çeviklik və yüksək tələbat və/yaxud qeyri-sabit təchizatla əlaqəli potensial dəyər məsələlərindən əziyyət çəkir . Bu baxımdan, metal nanodrukləri, karbon-əsaslı materiallar (məsələn, karbon nanotublar və ya qrafen) və digər TE növləri ilə birləşdirilmiş metal şəbəkələri kimi bir neçə növ çevik şəffaf elektrodlar OLED-lər üçün təklif edilmişdir , , , , , . Onların arasında, qrafen — sp2-hibridləşmiş karbon atomlarının atom qalınlığında təbəqəsi — perspektivli hesab olunur, çünki onun daxili incəliyi və üstün elektrik xarakteristikalarının unikal birləşməsi, aşağı və ya heç bir optik qeyri-şəffaflıq, kobudluqdan qaynaqlanan elektrik qısaqapanması və pozulmasından qoruyan hamar səth topologiyası, yüksək ötürücülük, aşağı səhifə müqaviməti və yüksək dərəcədə çeviklik kimi ideal şəffaf elektrodlar təmin edəcəyi gözlənilir , . Şəffaf elektrodlar üçün böyük miqyaslı plastik substratlar üzərində yüksək keyfiyyətli qrafenin asan hazırlanması son vaxtlar sənaye sahələri tərəfindən kütləvi istehsal uyğun üsullarla nümayiş etdirilmişdir, onların praktik uyğunluğunu göstərir , . Həm tək qat qrafen (SLG), həm də çox qat qrafen (MLG) OLED-lərdə TE kimi adekvat performansa malik olduğu göstərilmişdir , . Xüsusilə, nisbətən aşağı iş funksiyasını (təxminən 4.5 eV) aradan qaldırmaq üçün deşiklərin verilməsi təbəqələrinin (HIL) köməyi ilə effektiv qrafen əsaslı OLED-lərə nail olunmuşdur. Belə verilmə təbəqələrinə öz-özünə yığılan qradient HIL (GraHIL) kimi qradient elektron xüsusiyyətlərinə malik keçirici polimerlər , və keçirici polimer polimer(3,4-etilenadioksitiofen): polistirol sulfonat (PEDOT:PSS) ilə birləşdirilmiş nazik MoO3 arabeləq qatları . Bununla belə, bu müasir qrafen əsaslı OLED-lərin güc səmərəliliyi və xarici kütləvi səmərəliliyi (EQE) hələ də ITO əsaslı OLED-lərlə eyni səviyyədə idi, yalnız xarici çıxımın gücləndirilməsi üçün böyük bir yarım-küre linza istifadə edilmədiyi halda . Ən yüksək mümkün səmərəliliyin təmin edilməsi, xüsusilə çevik displeylər üçün; yüksək daşınan və ya geyilə bilən tətbiqlərə tətbiq olunan; onların ölçü, çəki və ya forma faktorundakı məhdudiyyətlər səbəbindən tez-tez məhdud enerji tutumuna malik batareyalara etibar etməli olduqları üçün xüsusilə vacibdir. Bu, qrafen əsaslı OLED-lərin səmərəliliyini maksimallaşdıra bilən bir cihaz arxitekturasının inkişafını tələb edir. Əsas problem, onların tam optik potensialını ortaya çıxara bilən bir struktur və ya metodologiya inkişaf etdirməkdir, lakin eyni zamanda forma faktorlarındakı qrafenin üstünlüklərini mümkün qədər qorumaqdır. 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 11 11 12 13 14 13 14 14 Bu məqsədlə, biz burada yüksək indeksli TiO2 layları və aşağı indeksli HIL-lərin qrafen elektrodlarını qəfəsləyən sadə bir elektrod arxitekturasını araşdırırıq. Yüksək və aşağı indeksli layların sinerjistik əməkdaşlığından tam şəkildə faydalanan optik dizaynla, rezonans gücləndirilməsini və səth plazmon polyaritonuna (SPP) itkilərin azaldılmasını idarə edərək, təklif olunan qrafen əsaslı OLED-lər, qrafeni şəffaf elektrod kimi istifadə edənlərdə görünməmiş ultra-yüksək EQE nümayiş etdirir. Bundan əlavə, TiO2-nin əyilmə gərginliyinə nadir hallarda yüksək müqaviməti aşkar edilmişdir ki, bu da yalnız səmərəli deyil, həm də yüksək dərəcədə çevik olan plastik OLED-lərə imkan verir. Nəticələr Yüksək səmərəli qrafen əsaslı OLED-lərin optik dizaynı OLED-lərin səmərəliliyi, adətən, ən yaxşı halda cihazlar üçün təxminən 20% olan sonlu xarici çıxım səmərəliliyi ilə məhdudlaşır. Bu günə qədər təklif olunan müxtəlif xarici çıxım gücləndirmə sxemlərindən , mikroqəfəs rezonansına əsaslanan bir üsulun üstünlükləri var, çünki o, heç bir mikro/nano quruluş və ya linzalı quruluşdan istifadə etmədən planar həndəsəni qoruyur, beləliklə, onlardan hazırlanmış OLED-lər elektrik qısaqapanmalarına və displey tətbiqləri üçün əlverişsiz optik artefaktlara (məsələn, qeyri-şəffaflıq, difraksiya və s.) məruz qalmır, lakin yüksək dərəcədə təmiz, doymuş qırmızı (R), yaşıl (G), mavi (B) birincili rəngləri gücləndirilmiş səmərəliliklə nümayiş etdirə bilər , . Zəif, lakin hələ də əhəmiyyətli bir mikroqəfəs effektinə malik olan ITO əsaslı OLED-lər də, yalnız ITO təbəqələrinin qalınlığını tənzimləməklə, heç bir optik qeyri-şəffaflıq və ya qeyri-şəffaflıq yaratmadan maksimum səmərəlilik üçün optimallaşdırıla bilər; bu sxemdə, ilk-mərhələ, 3 /4 qəfəs dizaynı, burada   dalğaboyu ifadə edir, qəfəs rejiminin açıq sonu ITO/substrat interfeysi ilə əldə edilir , . ITO-suz, qrafen əsaslı OLED-lər halında, qrafen elektrodları qəfəs uzunluğunu idarə etmək üçün kifayət qədər qalın edilə bilməz, bu da rezonans effektindən səmərəliliyi artırmağı çətinləşdirir . 15 16 17 λ λ 18 19 20 Alternativ bir tədbir olaraq, qrafen laylarının altında, şəkildə göstərildiyi kimi, yüksək qırılma indeksi ( H) olan bir təbəqə yerləşdirilə bilər   dielektrik qapılı nazik-metal elektrodlara bənzər şəkildə , , , . İşıq qrafen vasitəsilə qrafen elektrodunun daxili incəliyi səbəbindən kiçik faza fərqi ilə keçə bilərsə, 3 /4 qəfəs dizaynı asanlıqla əldə edilə bilər, məsələn, üzvi plus inleymə layları və yüksək qırılma indeksi təbəqəsinin optik qalınlığı təxminən 2 /4 və  /4 olmaqla, müvafiq olaraq (şəkildə  ). Xüsusilə, ‘ /4-qalın’ yüksək indeksli təbəqə də, aşağıdakı qrafiklərdə təsdiqləndiyi kimi, alt elektrod assambleyasından ( bot) orqanik laylardan gələn işıq üçün əhəmiyyətli bir əks etdiricilik imkanı verən metal-sız, dielektrik güzgü kimi fəaliyyət göstərir  . Bu, qrafen əsaslı OLED-lərə rezonans effekti vasitəsilə səmərəliliyini artırmaq üçün imkanlar verir, bu da başqa cür mümkün olmazdı. Göstərilir ki,  bot və bununla əlaqəli rezonans gücləndirilməsi  H ilə artır (   ). Yüksək qırılma indeksi də çeviklik baxımından faydalıdır, çünki hədəf optik qalınlıq ( H H) aşağı fiziki qalınlıqla  H əldə edilə bilər və əyilmə ilə yaranan çatlar adətən daha böyük fiziki qalınlıqla daha aşağı başlanğıc gərginlikdə baş verir . Bu sxemdə uğurlu yüksək indeksli təbəqə beləliklə mümkün qədər böyük  H olmalıdır. Bundan əlavə, o, şəffaf olmalı və hər şeydən əvvəl, verilmiş qrafen transfer prosesi tərəfindən zədələnməməlidir. Müxtəlif namizədlər arasında, sıçramış TiO2 təbəqəsi görünən spektral diapazonda şəffafdır və nisbətən yüksək qırılma indeksinə ( =2.5) malikdir. Bizim cəhd etdiyimiz digər yüksək indeksli təbəqələrdən fərqli olaraq, TiO2 təbəqəsi aseton və ya izopropil spirt (IPA) kimi həlledici istifadə edən qrafen transfer proseslərinə qarşı kimyəvi davamlılığa malikdir və bunun üzərində yüksək keyfiyyətli qrafen elektrodunun əmələ gəlməsinə imkan verir (   ). n Şəkil 1a 17 20 21 22 λ λ λ 1b λ R Şəkil 1c,d R n Əlavə Şəkil 1 n d d 23 n n Əlavə Şəkil 2   ( ) Təklif olunan OLED-lərin sxematik cihaz strukturu. ( ) Tədqiq edilən OLED-lərin elektromaqnit sahəsinin intensivlik paylanması (naxətti xətlər) müvafiq ilk-mərhələ qəfəs dizaynları üçün. TiO2 olmayan qrafen əsaslı OLED-in sahə-intensivlik paylanması da müqayisə üçün göstərilmişdir, burada üzvi layların qalınlığı TiO2 olan OLED-lərlə eynidir, lakin aşağı indeksli HIL-lər yoxdur. ( , ) TiO2 alt layı olan qrafen əsaslı OLED-lərin hesablanmış maksimum xarici kütləvi səmərəliliyi ( EQE) TiO2 və üzvi layların qalınlığından (sırasıyla  TiO2 və  org) asılı olaraq. Naxətti xətlər 10, 20, 30 və ya 40%  EQE üçün kontur xətlərini göstərir. ( ) Aşağı indeksli HIL olmadan; ( ) GraHIL aşağı indeksli HIL kimi olduqda. Hər bir halın altında, üzvi laylardan gələn işıq üçün bütün alt elektrod assambleyasının (TiO2/qrafen/(HIL)) əks etdirməsi ( bot)  TiO2-dən asılı olaraq təqdim olunur. a b c d η d d η c d R d Daha yüksək mərhələli bir mikroqəfəs quruluşu (məsələn, ikinci mərhələ, 5 /4 qəfəs) qalın bir üzvi yığım əsasında da mümkün ola bilər. Bununla belə, bu işdə, ilk-mərhələ qəfəs dizaynı ilk seçilmişdir, çünki o, daha yüksək mərhələli dizayna nisbətən daha güclü Purcell effektinə və daha az dalğaqıran rejimə səbəb olur, nəticədə daha böyük xarici çıxım səmərəliliyi və EQE əldə edilir , . İlk-mərhələ qəfəs dizaynı üçün hələ də çətinliklər qalır, çünki emissiya zonasının ideal yeri metal/üzvi interfeysdən ilk antinoda məhdudlaşır, bu da emissiya edəndən metala qədər olan məsafəni uzatmaqla SPP rejimlərini azaltmağı çətinləşdirir , . SPP-nin azaldılması üçün tipik olaraq istifadə edilən alternativ üsul, daxili dalğalı strukturların və ya dalğalanmaların daxil edilməsidir , lakin belə yanaşmalarla elektrik qısaqapanmalarına dözümlülük tez-tez pozula bilər. Burada tətbiq etdiyimiz üsul, aşağı indeksli bir təbəqənin daxil edilməsidir, hansı ki, SPP rejimlərini effektiv şəkildə azaltdığı göstərilmişdir , . Xoşbəxtlikdən, GraHIL və ya PEDOT:PSS və tetra-fluoroetilen-perfluoro-3, 6-dioksa-4-metil-7-oktensulfonat kopolimerinin (PFI) öz-özünə yığılan qradient deşik-inleymə təbəqəsi, əvvəllər müəlliflər tərəfindən təklif edilmiş və qrafen əsaslı OLED-lərdə deşik inleyməsini yaxşılaşdırmada çox təsirli olduğu göstərilmişdir , 550 nm dalğasında təxminən 1.42 indeksə malikdir (   ), bu da tipik üzvi layların ( =1.8) indekslərindən xeyli aşağıdır. Qrafen laylarını qəfəsləyən yüksək və aşağı indeksli layların sinerjistik qarşılıqlı əlaqəsi ilə, rezonans effektinin gücləndirilməsi və SPP rejimlərinin azaldılması eyni anda edilə bilər, beləliklə, xarici çıxım quruluşları olmadan belə EQE əhəmiyyətli dərəcədə artırıla bilər. λ 24 25 25 26 27 28 29 13 Əlavə Şəkil 3 n  Furno  . tərəfindən ümumiləşdirilmiş qabaqcıl klassik elektromaqnit nəzəriyyəsinə əsaslanan optik simulyasiya nəticələrini təqdim edir.   bütün görünən spektral diapazon boyunca və 550 nm dalğasında. Formalizm Purcell faktoru, dipol istiqamətlənmə təsiri və SPP və dalğaqıran rejimlərə həyəcanlanmaları nəzərə alır. Bütün bu amillərin hərtərəfli daxil edilməsi, bir və ya bir neçə bu cür effektləri nəzərə almayan sadələşdirilmiş bir yanaşma istifadə etdikdə ( Bax  ;   və   nümunələr üçün) dəqiq təhlil və kəmiyyət dizaynı üçün kritikdir. Nəticələr göstərir ki, GraHIL istifadəsi nisbi güc məzmunlarını müxtəlif rejimlər arasında daha kiçik müstəvi dalğa vektorlarına doğru yenidən paylayır, beləliklə SPP rejimlərinə keçən güc azalır və xaricə çıxan hissələr daha da artırılır (   ).   -də də görülə bilər ki, qrafen altında TiO2 təbəqəsinin istifadəsi rezonans gücləndirilməsi vasitəsilə dalğaqıran və substrat rejimlərinə keçən gücün miqdarını effektiv şəkildə basdırır. Bu, xarici çıxım səmərəliliyinin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur, baxmayaraq ki, eninə-elektrik dalğaqıran rejimlərinin daha yüksək normalaşdırılmış müstəvi dalğa vektorlarına doğru yerdəyişməsi səbəbindən buxarlanan rejimlərə itki də artır (   ). Yüksək indeksli (H) TiO2 və aşağı indeksli (L) GraHIL laylarının birləşdirilmiş istifadəsi, adətən, çox qatlı nazik-film örtükləri üçün istifadə edilən HL yığınlarına bənzər bir vəziyyət yaradır  , və hətta  bot -ü daha da artırır (   ), Fabry–Perot rezonans effektində əlavə gücləndirməyə imkan verir. Təklif olunan texnologiyanı ənənəvi texnologiyalara nisbətən unikal və inkişaf etmiş edən şey, həqiqətən də, bu yüksək və aşağı indeksli layların sinerjistik əməkdaşlığıdır ki, bu da rezonans effektinin optik idarə olunmasını və SPP itkisinin maksimum xarici çıxım lehinə azaldılmasını təmin edir; və HL yığımı vasitəsilə əlavə rezonans gücləndirilməsi. İstenen elektrik xüsusiyyətləri ilə (məsələn, səmərəli deşik inleyməsi) onların daxili uyğunluğu ilə birlikdə, bütün bu optik faydalar, yalnız müstəvi OLED-lərin həqiqətən təklif edə biləcəyi gizli potensialı tamamilə ortaya çıxarmağa imkan verir. Optik baxımdan mövcud olan maksimum EQE ( EQE (max)) üçün üzvi ( org) və TiO2 qalınlığı ( TiO2) funksiyası olaraq əldə edilən kontur qrafikləri   -də göstərilir ki,  EQE (max) həm GraHIL, həm də TiO2 layları olan cihazlarda 44%-ə qədər yüksək ola bilər, halbuki GraHIL olmadan 38%-ə, TiO2 olmadan isə 31%-ə qədər məhdudlaşacaqdır. Optimal şərtlər  H (H TiO2 olmaqla)  /(4 H) -ə ( =550 nm üçün 55 nm) yaxınlaşdığı bir vəziyyətə uyğundur. Həmçinin qeyd etmək olar ki,  EQE (max) 44% eyni emissiya edici ilə optimallaşdırılmış, adi nazik-metal əsaslı qəfəs OLED-ləri üçün gözləniləndən yüksəkdir. Bu, təklif olunan arxitekturanın nazik-metal əsaslı qəfəs OLED-lərinə nisbətən udma və/yaxud SPP rejiminin yaradılmasından qaynaqlanan itkilərə daha az məruz qalması ilə izah edilə bilər (müqayisə üçün   və   baxın). Şəkil 2a,b et al 19 Əlavə Şəkil 4 Əlavə Cədvəl 1 Əlavə Qeyd 1 Əlavə Şəkil 5a Əlavə Cədvəl 2 Əlavə Şəkil 5b 30 R Şəkil 1d η d d Şəkil 1c,d η d λ n λ η Əlavə Şəkil 6 Əlavə Cədvəl 3   ( , ) Hesablanmış güc itkisi spektri, emissiya spektri ilə çəkilmiş, hər hansı bir vahiddə (rəngli xəttlərlə göstərilmişdir) müstəvi dalğa vektoru üzrə: ( ) TiO2 ilə, lakin GraHIL olmadan; ( ) həm TiO2 , həm də GraHIL ilə. Qara naxətti xətlər xaricə çıxan, substratda məhdudlaşan (subs), dalğaqıran (wg) və buxarlanan rejimlər daxil olmaqla, təmsilçi optik rejimləri bölən sərhəd xətlərini göstərir. ( ) Müxtəlif tədqiq edilən elektrod strukturları üçün& a b a b c

Part of HackerNoon's growing list of open-source research papers, promoting free access to academic material.

Bu audio hekayənin orijinal dilində hazırlanmışdır!

Elmlər Qrafen və Titan Dioksiddən İstifadə Edərək Ultra-Səmərəli Fleqibel Ekranları Açdı

About Author

ŞƏRHLƏR

ETİKET ASIN

BU MƏQALƏ TƏQDİM EDİLMİŞDİR

Related Stories

How Azarus's Technology is Transforming Viewer Engagement on Stream

Optimizing Operations for Real Estate Investors - Interview with Startups of the Year Nominee, Azibo

Women in Tech: Azize Sultan Shares Her Inspiring Journey from Architecture to Tech Leadership

How Azarus's Technology is Transforming Viewer Engagement on Stream

Optimizing Operations for Real Estate Investors - Interview with Startups of the Year Nominee, Azibo

Women in Tech: Azize Sultan Shares Her Inspiring Journey from Architecture to Tech Leadership

Light-Mode

Classic

Newspaper

Minty

Dark-Mode

Neon Noir

Minty

HN StartUps