
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Authors: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Jaeho Lee Tae-Hee Han Min-Ho Park Dae Yool Jung Jeongmin Seo Hong-Kyu Seo Hyunsu Cho Eunhye Kim Jin Chung Sung-Yool Choi Taek-Soo Kim Tae-Woo Lee Seunghyup Yoo Abstract Ny fanodinana électroluminescente organika (OLED) mifototra amin'ny graphene dia nipoitra vao haingana ho singa manan-danja tena ilaina amin'ny fampisehoana sy jiro amin'ny taranaka manaraka, indrindra noho ny fampanantenany ho an'ny loharano jiro tena mora. Na izany aza, ny fahombiazany dia mitovy, raha tsara indrindra, amin'ny an'ny mpanohitra mahazatra mifototra amin'ny indium tin oxide. Ato amin'ity toerana ity dia manolotra rafitra elektroda tsara indrindra izahay mifototra amin'ny fiaraha-miasan'ny sosona TiO2 avo-index sy sosona fanondranana lavitra ambany-index manodidina ny elektroda graphene, izay miteraka toe-javatra tsara indrindra ahafahana manatsara ny resonance amin'ny lavaka nefa mihena ny fahaverezana amin'ny plasmon polariton surface. Ny fomba naroso dia mitondra mankany amin'ny OLED mampiseho fahombiazana avoakan'ny quantum ivelany tena avo lenta amin'ny 40,8 sy 62,1% (64,7 sy 103% miaraka amin'ny family antsasa-bolana) ho an'ny fitaovana tokana sy maro junction, tsirairay avy. Ny OLED vita amin'ny plastika miaraka amin'ireo elektroda ireo dia azo aforitra imbetsaka amin'ny radius 2,3 mm, ampahany noho ny sosona TiO2 mahatanty ny fihenjanana fampihenana hatramin'ny 4% amin'ny alàlan'ny fivondronan'ny triatra. Introduction Ny tombontsoa amin'ny endrika toy ny fahafahana mihetsika sy ny fahaizana mivelatra dia nahasarika ny fijerena manokana ny électroluminescente organika (OLED) ho an'ny fampiasana amin'ny fitaovana vao misondrotra toy ny fampisehoana azo atao, azo aforitra na azo aforitra izay mitaky fahafahana mihetsika, miova endrika ary/na azo ampitomboina , . Ny fahatanterahan'ny fahafahana toy izany dia tsy mora ary mitaky ezaka lehibe amin'ny lafiny maro toy ny fampandrosoana ny teknolojia transistor manify amin'ny mari-pana ambany ary/na ny famehezana mora . Ny lafin-javatra manan-danja iray hafa tokony hodinihina ho an'ny fampisehoana tena mora dia ny fitadiavana elektroda mangarahara (TE) izay afaka manolo ny elektroda indium tin oxide (ITO), izay matetika mijaly amin'ny fahafahana mihetsika voafetra sy ny olan'ny vidiny mety mifandraika amin'ny fangatahana avo sy/na ny famatsiana tsy miovaova . Amin'io lafiny io, karazana elektroda mangarahara maromaro toy ny nanowire metaly, fitaovana mifototra amin'ny karbôna (ohatra, nanotubes karbôna na graphene) ary tambonin'ny metaly miaraka amin'ny karazana TE hafa dia natolotra ho an'ny OLED , , , , , . Anisan'izy ireo, ny graphene—singa manify atômika misy atôma karbôna mifangaro sp2—dia noheverina ho manan-danja satria ny fitambarany tsy manam-paharoa amin'ny fahamendany sy ny toetra ara-batana miavona dia andrasana hamela ny elektroda mangarahara tsara indrindra izay manana hazandrano optika ambany na tsy misy, ny toby miasa malama manakana ny fihenjanana vokatry ny fahadisoana sy ny fahasimbana, ny fampitana avo lenta, ny fanoherana ambany sy ny mari-pahaizana momba ny fahafahana mihetsika ambony amin'ny fotoana iray , . Ny fanamboarana mora ny graphene avo lenta amin'ny substrate plastika betsaka dia naseho vao haingana ho an'ny elektroda mangarahara miaraka amin'ny fomba fampiasa amin'ny famokarana betsaka avy amin'ny sehatra indostrialy, mampiseho ny maha-azo ampihariny , . Ny graphene tokana (SLG) sy ny graphene marobe (MLG) dia naseho fa manana fahombiazana ampy ho an'ny TE amin'ny OLED , . Indrindra indrindra, ny OLEDs mahomby mifototra amin'ny graphene dia tratra tamin'ny fanampian'ny sosona fanondranana lavitra (HIL) ampiasaina handresena ny asany mora kokoa, izay fantatra ho manodidina ny 4,5 eV. Ireo sosona fanondranana ireo dia ahitana polymère conductive manana toetra elektronika gradient antsoina hoe GraHIL (self-organized gradient HIL) , ary sosona fampitana MoO3 manify miaraka amin'ny polymère conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) . Na izany aza, ny fahombiazana amin'ny hery ary ny fahombiazana avoakan'ny quantum ivelany (EQE) an'ireo OLED maoderina ireo mifototra amin'ny graphene dia mbola mitovy amin'ny an'ny OLED mifototra amin'ny ITO, raha tsy hoe nisy family amboara lehibe no nampiasaina ho an'ny fanatsarana ny fivoahana . Ny fahazoana ny fahombiazana avo lenta indray dia manan-danja indrindra ho an'ny fampisehoana mora ampiharina amin'ny fampiasana finday avo lenta na azo anaovana, satria matetika izy ireo dia tsy maintsy miantehitra amin'ny batterie misy fahafaha-miaina voafetra noho ny fameperana amin'ny habe, lanja na endrika. Izany dia mitaky ny fampandrosoana ny rafitra fitaovana izay afaka manatsara ny fahombiazan'ny OLED mifototra amin'ny graphene. Ny fanamby lehibe dia ny fampandrosoana ny rafitra na fomba fiasa mba hahatratrarana ny fahafahana optika feno nefa mitazona ny tombontsoan'ny graphene amin'ny endrika araka izay azo atao. 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 11 11 12 13 14 13 14 14 Amin'izao fotoana izao, mandinika rafitra elektroda tsotra izahay mifototra amin'ny sosona TiO2 avo-index sy HIL ambany-index manodidina ny elektroda graphene. Miaraka amin'ny famolavolana optika izay manararaotra ny fiaraha-miasan'ny sosona avo sy ambany index mifehy ny resonance amin'ny lavaka sy ny fahaverezana amin'ny plasmon polariton surface (SPP), ny OLEDs mifototra amin'ny graphene naroso dia mampiseho EQE tena avo tsy mbola nisy toy izany tamin'ireo mampiasa graphene ho elektroda mangarahara. Fanampin'izany, naseho ny fanoherana tsy mahazatra ny TiO2 amin'ny fihenjanana fampihenana izay ahafahan'ny OLED plastika tsy vitan'ny hoe mahomby fa mora ihany koa. Results Famolavolana optika ny OLEDs mahomby avo lenta mifototra amin'ny graphene Ny fahombiazan'ny OLEDs dia voafetra amin'ny farany amin'ny fahombiazan'ny fivoahana voafetra izay matetika manodidina ny 20% fara-fahakeliny ho an'ny fitaovana misy mpametaveta isotropika. Anisan'ny tetika fanatsarana ny fivoahana maromaro natolotra hatreto , ny fomba mifototra amin'ny resonance microcavity dia manana tombony amin'ny fitazonana geometry planar tsy mampiasa firafitra mikraoba/nano na family na structure family mba tsy ho tratran'ny short elektrika sy ny artifacts optika tsy mety amin'ny fampiharana ny fampisehoana (ohatra, fanazavana, diffraction sns.) nefa afaka mampiseho loko mena, maitso, manga (R, G, B) tena madio sy voasary miaraka amin'ny fahombiazana voatsara , . Miaraka amin'ny vokatry ny microcavity malemy nefa mbola misy dikany, ny OLEDs mifototra amin'ny ITO dia azo atao tsara ihany koa mba hahatratrarana ny fahombiazana ambony indrindra, tsy misy fahazoana hazandrano optika na fanazavana, amin'ny fanitsiana fotsiny ny hatevin'ny sosona ITO; amin'ity tetika ity, ny famolavolana lavaka voalohany, 3 /4, izay ny   dia manondro ny halava onja, dia tratra miaraka amin'ny faran'ny lavaka misokatra eo amin'ny interface ITO/substrate , . Amin'ny tranga ITO-free, OLEDs mifototra amin'ny graphene, na izany aza, ny elektroda graphene dia tsy azo atao matevina ampy mba hifehezana ny halavan'ny lavaka, izay mahatonga ny fanamby amin'ny fanatsarana ny fahombiazana amin'ny vokatry ny resonance . 15 16 17 λ λ 18 19 20 Ho fepetra hafa, mety hapetraka sosona manify misy index refrakta avo ( H) eo ambanin'ny elektroda graphene araka ny aseho amin'ny   amin'ny fomba mitovy amin'ny elektroda metaly manify voafono dielectric , , , . Satria ny hazavana dia afaka mandalo ny graphene miaraka amin'ny fahasamihafana fohy vokatry ny fahamendany ara-batana ny elektroda graphene, ny famolavolana lavaka 3 /4 dia azo tratrarina mora foana, ohatra, miaraka amin'ny hateviny optika ny sosona organika miampy sosona fanondranana sy ny sosona index refrakta avo napetraka ho manodidina ny 2 /4 sy  /4, tsirairay avy ( ). Indrindraindrindra, ny sosona index avo ‘ /4-matevina’ dia miasa ihany koa ho toy ny fitaratra dielectric tsy misy metaly izay mamela ny fisaintsainana lehibe avy amin'ny fivondronana elektroda ambany ( bot) ho an'ny hazavana miditra avy amin'ny sosona organika, araka ny azo jerena amin'ny tabilao aseho eo amin'ny farany ambany  . Izany dia manome fahafahana ho an'ny OLEDs mifototra amin'ny graphene hanatsara ny fahombiazany amin'ny alàlan'ny vokatry ny resonance, izay tsy ho azo atao raha tsy izany. Naseho fa  bot sy ny fanatsarana resonance miaraka aminy dia mitombo amin'ny  H ( ). Ny index refrakta avo koa dia mahasoa amin'ny lafiny fahafahana mihetsika satria ny hatevin'ny optika kendrena ( H H) dia azo tratrarina amin'ny hatevin'ny ara-batana ambany  H, ary satria ny triatra vokatry ny fampihenana ao anaty sarimihetsika iray dia matetika miforona amin'ny fihenjanana fanombohana ambany kokoa miaraka amin'ny hatevin'ny ara-batana lehibe kokoa . Ny sosona index avo mahomby amin'ity tetika ity dia tokony hanana  H lehibe araka izay azo atao. Fanampin'izany, tokony ho mangarahara izy, ary ambonin'ny zava-drehetra, dia tsy tokony ho simba amin'ny dingana famindrana graphene iray nomena. Anisan'ny kandidà maro, ny sosona TiO2 voapetaka dia mangarahara amin'ny elanelana loko hita maso ary manana index refrakta avo lenta ( =2.5). Tsy toy ny sosona index avo hafa niezahantsika, ny sosona TiO2 dia hita fa manana faharetana simika matanjaka amin'ny dingana famindrana graphene izay mampiasa solvent, toy ny acetone na isopropyl alikaola (IPA), ahafahana mamorona elektroda graphene avo lenta eo amboniny ( ). n Fig. 1a 17 20 21 22 λ λ λ Fig. 1b λ R Fig. 1c,d R n Supplementary Fig. 1 n d d 23 n n Supplementary Fig. 2   ( ) Sary ara-tetika ny rafitra fitaovana ny OLEDs naroso. ( ) Fizarana haavon'ny sahan'andriamby (tsipika mitsindry) ny OLEDs nodinihina ho an'ny famolavolana lavaka voalohany tsirairay avy. Ny fizarana haavon'ny sahan'andriamby ny OLED mifototra amin'ny graphene tsy misy TiO2 dia aseho ihany koa ho fanampiana raha toa ka mitovy ny sandan'ny hatevin'ny sosona organika amin'ny OLEDs misy TiO2 fa tsy misy HIL ambany-index. ( , ) Ny fahombiazana avoakan'ny quantum ivelany farany ( EQE) azo kajy ny OLEDs mifototra amin'ny graphene miaraka amin'ny sosona ambany TiO2 ho fiasan'ny hatevin'ny TiO2 sy ny sosona organika ( TiO2 sy  org, tsirairay avy). Ny tsipika mitsindry dia maneho tsipika contour ho an'ny  EQE 10, 20, 30 na 40% araka ny voalaza ao amin'ny tabilao. ( ) Tsy misy HIL ambany-index; ( ) miaraka amin'ny GraHIL ho HIL ambany-index. Eo amin'ny farany ambany isaky ny tranga, ny fisaintsainana ( bot) avy amin'ny fivondronana elektroda ambany (TiO2/graphene/(HIL)) amin'ny ankapobeny dia aseho ho fiasan'ny  TiO2 ho an'ny hazavana miditra avy amin'ny sosona organika. a b c d η d d η c d R d Tsara homarihina fa ny firafitry ny micro-cavity ambony kokoa (ohatra, faharoa, lavaka 5 /4) mifototra amin'ny stack organika matevina dia mety azo atao ihany koa. Na izany aza, tamin'ity asa ity, ny famolavolana lavaka voalohany no voalohany nofidianana satria miteraka vokatry ny Purcell mahery kokoa sy fomba fampitana onja vitsy kokoa noho ny famolavolana ambony kokoa izy io, ka mitondra mankany amin'ny fahombiazana amin'ny fivoahana sy EQE lehibe kokoa , . Misy fanamby mbola tavela ho an'ny famolavolana lavaka voalohany satria ny toerana tsara indrindra amin'ny faritra famoahana dia voafetra amin'ny antinode voalohany avy amin'ny interface organika/metaly, ka mahatonga ny fahasahiranana hampihenana ny fomba SPP amin'ny alàlan'ny elanelana lava kokoa amin'ny mpametaveta , . Ny fomba hafa ampiasaina amin'ny fampihenana SPP dia ny fampidirana rafitra mirongotra anatiny na corrugations , fa ny fandeferana amin'ny short elektrika dia mety ho voaloton'ny fomba toy izany. Ny fomba ampiasaintsika eto dia ny fampidirana sosona misy index refrakta ambany, izay naseho fa mahomby amin'ny fampihenana ny fomba SPP , . Soa ihany, ny GraHIL na ny sosona fanondranana lavitra gradient voaforona avy amin'ny PEDOT:PSS sy ny tetra-fluoroethylene-perfluoro-3, 6-dioxa-4-methyl-7-octenesulphonic acid copolymer (PFI), izay natolotra teo aloha nataon'ny mpanoratra ary naseho fa tena mahomby amin'ny fanatsarana ny fanondranana lavitra amin'ny OLEDs mifototra amin'ny graphene , dia manana index refrakta manodidina ny 1.42 amin'ny   amin'ny 550 nm ( ), izay ambany kokoa noho ny an'ny sosona organika mahazatra ( =1.8). Miaraka amin'ny fiaraha-miasan'ny sosona avo sy ambany index manodidina ny elektroda graphene, ny fanatsarana ny vokatry ny resonance amin'ny lavaka sy ny fampihenana ny fomba SPP dia mety atao miaraka amin'izay mba ahafahana manatsara ny EQE na dia tsy misy rafitra fivoahana aza. λ 24 25 25 26 27 28 29 13 λ Supplementary Fig. 3 n  aseho ny vokatry ny simulation optika mifototra amin'ny teoria elektromagnetika mahazatra avo lenta noforonin'i Furno  .  manerana ny elanelana hita maso, ary amin'ny   amin'ny 550 nm. Ny formalism dia mandray an-kevitra ny antony Purcell, ny vokatry ny fironana dipole, ary ny fientanam-po amin'ny fomba SPP sy waveguide. Ny fampidirana feno ireo anton-javatra rehetra ireo dia zava-dehibe ho an'ny famakafakana marina sy ny famolavolana quantitative satria mety hitranga ny fanombanana ambany na be loatra rehefa mampiasa fomba tsotra tsy mandray an-kevitra ny iray na maromaro amin'ireo vokatra ireo (jereo  ;   ary   ho an'ny ohatra). Ny vokatray dia mampiseho fa ny fampiasana GraHIL dia mametraka indray ny fizarana herinaratra eo amin'ireo fomba isan-karazany mankany amin'ny onja an-tserasera kely kokoa mba hampihenana ny herinaratra voapetaka amin'ny fomba SPP ary hanatsara bebe kokoa ny ampahany mivoaka ( ). Hita ihany koa amin'ny   fa ny fampiasana sosona TiO2 eo ambanin'ny graphene dia manafoana mahomby ny habetsahan'ny herinaratra voapetaka amin'ny fomba ampidirina ao anaty onja sy ny substrate amin'ny alàlan'ny fanatsarana resonance. Izany dia mitondra fampitomboana lehibe ny fahombiazana amin'ny fivoahana, na dia naseho ihany koa aza fa mitombo ny fahaverezana amin'ny fomba evanescent noho ny fiovan'ny fomba onja transverse-electrika mankany amin'ny onja an-tserasera avo kokoa ( ). Ny fampifangaroana ny sosona avo (H) TiO2 sy ny sosona ambany (L) GraHIL dia miteraka toe-javatra tsara ahafahana manatsara ny resonance, nefa mihena ny fahaverezana amin'ny fomba SPP/evanescent. Fanampin'izany, ny fampifangaroana dia mamorona toe-javatra mitovy amin'ny HL-stacks, izay ampiasaina amin'ny fonoana sarimihetsika manify marobe , ary manatsara bebe kokoa ny  bot ( ), ahafahana manatsara fanampiny ny vokatry ny resonance Fabry–Perot. Ny mahatonga ny teknolojia naroso ho tsy manam-paharoa sy mandroso raha oharina amin'ny teknolojia mahazatra dia ny fiaraha-miasan'ireo sosona avo sy ambany index ireo izay ahafahana mitantana optika ny resonance sy ny fahaverezan'ny SPP ho tombontsoan'ny fivoahana ambony indrindra; ary fanatsarana resonance fanampiny amin'ny alàlan'ny HL stacking. Miaraka amin'ny mifanaraka amin'ny toetra elektrika ilaina (ohatra, fanondranana lavitra mahomby), ireo tombontsoa optika rehetra ireo dia ahafahana manokatra tanteraka ny fahafahana miafina izay azon'ny OLED planar atolotra. Ny tabilao contour azo ho an'ny EQE ambony indrindra azo jerena optika ( EQE (max)) ho fiasan'ny hatevin'ny organika ( org) sy ny hatevin'ny TiO2 ( TiO2) aseho ao amin'ny   dia mampiseho fa ny  EQE (max) dia mety hahatratra 44% amin'ny fitaovana misy GraHIL sy TiO2, raha voafetra ho 38% raha tsy misy GraHIL na 31% raha tsy misy TiO2. Ny toe-javatra tsara indrindra dia mifanandrify amin'ny toe-javatra iray izay  H (miaraka amin'ny H dia TiO2) dia manakaiky ny  /(4 H) (55 nm ho an'ny  =550 nm). Hita ihany koa fa ny  EQE (max) 44% dia avo kokoa noho ireo antenaina ho an'ny OLEDs mahazatra mifototra amin'ny metaly manify miaraka amin'ny emitter mitovy. Izany dia azo atao noho ny zava-misy fa ny rafitra naroso dia tsy dia tratran'ny fahaverezana vokatry ny fandraisana onja sy/na ny fientanam-po amin'ny fomba SPP ao anaty elektroda semi-transparent (jereo   sy   ho an'ny fampitahana amin'ireo OLEDs mahazatra mifototra amin'ny metaly manify). Figure 2a,b et al 19 λ Supplementary Fig. 4 Supplementary Table 1 Supplementary Note 1 Supplementary Fig. 5a Supplementary Table 2 Supplementary Fig. 5b 30 R Fig. 1d η d d Fig. 1c,d η d λ n λ η Supplementary Fig. 6 Supplementary Table 3   ( , ) Fizarana fatiantoka herinaratra azo kajy, voalanjalanja amin'ny fizarana emitter amin'ny singa fanamafisana (aseho ho loko voafaritra ao amin'ny bara loko) manoloana ny onja an-tserasera: ( ) miaraka amin'ny TiO2 fa tsy misy GraHIL; ( ) miaraka amin'ny TiO2 sy GraHIL. Ny tsipika mitsindry mainty dia manondro tsipika manasaraka ny fomba optika maro anisan'izany ny fivoahana, voahidy ao anaty substrate (subs), ampidirina ao anaty onja (wg) ary evanescent. ( ) Fatiantoka herinaratra azo kajy manoloana ny onja an-tserasera normalized amin'ny  =550 nm ho an'ny rafitra elektroda samihafa nodinihina. Ho an'ny fitaovana misy TiO2,  TiO2 dia napetraka amin'ny 55 nm ary  org dia nofidianina ho an'ny toe-javatra tsara indrindra amin'ny tranga tsirairay. Ho an'ny fitaovana tsy misy TiO2,  org dia napetraka amin'ny sandany mitovy amin'ny an'ny fitaovana mifanandrify aminy misy TiO2. a b a b c λ d d d Fahombiazan'ny fitaovana ny OLEDs vita mifototra amin'ny graphene Nampahery tamin'ny vokatry

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

Ity horonam-peo ity dia novokarina tamin'ny fiteny niandohan'ny tantara!

mpire Diniy Fotsy Moraiky Fahafahana Amin'ny Fampisehoana Fampisehoana Moraiky Amin'ny Graphene sy Titanium Dioxide

About Author

COMMENTS

HANG TAGS

ITY ARTICLE ITY NO NARESAKA TAMIN'NY

Related Stories

Light-Mode

Classic

Newspaper

Minty

Dark-Mode

Neon Noir

Minty

HN StartUps