ساینس پوهانو د ګرافین او ټایټانیوم ډای اکسایډ په کارولو سره خورا اغیزمن انعطاف وړ سکرین نندارې خلاصې کړې

```html ليکوالان: 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 خلاصه د ګرافین پر اساس عضوي روښنايي-اخراجونکي (OLEDs) په وروستیو کې د راتلونکي نسل نندارتونونو او روښنايي کې د کلیدي عنصر په توګه راڅرګند شوي، په عمده توګه د دوی د لوړ انعطاف وړ روښنايي سرچینو لپاره د ژمنې له امله. په هرصورت، د دوی موثریت، په غوره توګه، د دودیزو، انډیم ټین اکسایډ پر بنسټ ورته والی سره ورته دی. موږ دلته د لوړ-شاخص TiO2 طبقو او د ګرافین الیکترودونو لاندې د ټیټ-شاخص سوري-انقjection طبقو همغږي تعامل پر بنسټ یوه مثالي الیکترود جوړښت وړاندیز کوو، چې پایله یې یوه مثالي وضعیت دی چیرې چې د انحلال له امله وده زیاته کیږي مګر سطحې پلازمون پولاریتون ته زیان کم شوی. وړاندیز شوی طریقه د 40.8 او 62.1٪ (د نیم-بال لینز سره 64.7 او 103٪) الټرا لوړ بهرني کوانټم موثریت سره د واحد او څو-جنکشن وسیلو لپاره OLEDs ته وده ورکوي. په پلاستیکونو باندې جوړ شوي OLEDs د دې الیکترودونو سره په 2.3 ملي میتر شعاع کې په مکرر ډول بنډ کیدونکي دي، په جزوي توګه د TiO2 طبقو له امله چې د کریک-انحراف سختولو له لارې تر 4٪ پورې د فلکسورل فشار سره مقاومت کوي. پېژندنه د فارم-فاکتور ګټې لکه انعطاف او پراخیدو عضوي روښنايي-اخراجونکي (OLEDs) ته د نوي وسیلو لکه د اغوستلو وړ، رول-ډوله یا فولډ ایبل نندارتونونو لپاره پاملرنه راجلب کړې چې خوځښت، تحریف او/یا پراخیدو ته اړتیا لري , . په هرصورت، د داسې احتمال بشپړ پوهیدل اسانه ندي او په مختلفو اړخونو کې د پام وړ هڅې ته اړتیا لري لکه د ټیټ-حرارت درجه د پتلی-فلم ټرانزیسټر ټیکنالوژیو او/یا انعطاف وړ انکپسولیشن . د لوړ انعطاف وړ نندارتونونو لپاره بل مهم اړخ د شفاف الیکترودونو (TEs) موندل دي چې د انډیم ټین اکسایډ (ITO) الیکترودونو ځای ونیسي، کوم چې معمولا د محدود انعطاف او احتمالي لګښت مسلو سره مخ کیږي چې د لوړ تقاضا او/یا بې ثباته رسولو سره تړاو لري . په دې برخه کې، د انعطاف وړ شفاف الیکترودونو څو ډوله، لکه فلزي نانو تارونه، د کاربن پر بنسټ مواد (د مثال په توګه، د کاربن نانوټیوب یا ګرافین) او د فلزي گرډونه د نورو ډولونو TEs سره یوځای شوي د OLEDs لپاره وړاندیز شوي , , , , , . له دې څخه، ګرافین - د sp2-هایبرډیز شوي کاربن اتومونو یو اتومي پتلی شیټ - د ژمنې په توګه ګڼل کیږي ځکه چې د دې اصلي پتلوالي او غوره بریښنایی ځانګړتیاوو ځانګړې ترکیب د مثالی شفاف الیکترودونو تمه کیږي چې ټیټ یا هیڅ اپتیکل هیز، د ناخوالې څخه پاک سطحې توپولوژي لري چې د ناخوالې له امله بریښنایی لنډ سرکټ او تخریب مخه نیسي، لوړ انتقالي، ټیټ شیټ مقاومت او د لوړ انعطاف وړتیا ټول په یو وخت کې , . د لوی پیمانه پلاستیکي سبسټریټونو باندې د لوړ کیفیت ګرافین اسانه چمتو کول په وروستیو کې د مسلکي سکتورونو لخوا د ډله ایز تولید-مطابقت لرونکي میتودونو سره د شفاف الیکترودونو لپاره ښودل شوي، د دوی عملي امکانات ښیي , . د واحد-طبقې ګرافین (SLG) او څو-طبقې ګرافین (MLG) دواړه د OLEDs لپاره د TEs په توګه کافي فعالیت ښودل شوی , . په ځانګړي توګه، اغیزمن ګرافین پر بنسټ OLEDs د سوري انجیکشن طبقو (HILs) په مرسته ترلاسه شوي چې د دوی نسبتا ټیټ کاري فعالیت (چې شاوخوا 4.5 eV پیژندل کیږي) د بریالي کولو لپاره کارول کیږي. داسې انجیکشن طبقې د تدریجي بریښنایی ځانګړتیاوو سره د کنډکټینګ پولیمرونه لري چې د ځان-تنظیم شوي تدریجي HIL (GraHIL) ، او د مو (III) بفر طبقات د کنډکټینګ پولیمرونو سره د poly(3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) سره یوځای شوي . سره له دې، د بریښنایی موثریت او بهرني کوانټم موثریت (EQE) د دې عصري ګرافین پر بنسټ OLEDs لاهم د ITO پر بنسټ OLEDs سره په پرتله دي، پرته لدې چې د وتلو د ودې لپاره د بالښت لرونکي نیمه-بال لینز کارول کیږي . د لوړ ممکنه موثریت تضمین کول د انعطاف وړ نندارتونونو لپاره چې په خورا پورټبل یا اغوستلو وړ غوښتنلیکونو باندې تطبیق کیږي ځانګړی اهمیت لري، ځکه چې دوی اکثرا د اندازې، وزن یا فارم فاکتورونو له امله محدود انرژي ظرفیت لرونکي بیټرۍ باندې تکیه کوي. دا د وسیله جوړښت پراختیا ته اړتیا لري چې د ګرافین پر بنسټ OLEDs موثریت لوړ کړي. یو کلیدي ننګونه د جوړښت یا میتود پراختیا ده ترڅو د دوی بشپړ اپتیکل ظرفیت خلاص کړي مګر د فارم فاکتورونو کې د ګرافین ګټې تر هغه حده چې امکان ولري وساتي. 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 11 11 12 13 14 13 14 14 د دې لپاره، موږ دلته د لوړ-شاخص TiO2 طبقو او د ګرافین الیکترودونو لاندې د ټیټ-شاخص HILs پر بنسټ یوه ساده الیکترود جوړښت سپړئ. د اپتیکل ډیزاین سره چې د لوړ او ټیټ-شاخص طبقو ترمنځ همغږي همکاري بشپړه ګټه پورته کوي چې دواړه انحلالي ریزونانس وده او سطحې پلازمون پولاریتون (SPP) ته زیان کنټرولوي، وړاندیز شوي ګرافین پر بنسټ OLEDs الټرا لوړ EQE ښیې چې د هغه په پرتله چې ګرافین د شفاف الیکترود په توګه کاروي بې ساري دي. سربیره پردې، د TiO2 غیر معمولي لوړ مقاومت د فلکسورل فشار لپاره څرګند شوی چې پلاستیکي OLEDs فعالوي چې نه یوازې اغیزمن بلکې خورا انعطاف وړ هم دي. پایلې د لوړ موثریت ګرافین پر بنسټ OLEDs اپتیکل ډیزاین د OLEDs موثریت په نهایت کې د محدود وتلو موثریت لخوا محدود شوی چې معمولا شاوخوا 20٪ په غوره توګه د وسیلو لپاره د ایزوټروپیک ایمیټرانو سره وي. د ډیری وتلو وده کولو سکیمونو په مینځ کې تر نن ورځې پورې وړاندیز شوي ، د مایکروکاویټ ریزونانس پر بنسټ یوه طریقه ګټې لري چې دا د پلانر جیومیټري ساتي پرته له کوم مایکرو/نانو جوړښت یا لینټیکولر جوړښت کارولو ، نو له دې څخه جوړ شوي OLEDs د بریښنایی لنډ سرکټونو او اپتیکل نیمګړتیاو لپاره تابع نه دي چې د نندارې غوښتنلیک لپاره نامناسب دي (د مثال په توګه، تیاره، ویش او داسې نور) مګر کولی شي لوړ خالص، سنتر شوي سور (R)، شین (G)، نیلي (B) لومړني رنګونه د لوړ شوي موثریت سره وښیې , . د ضعیف مګر لاهم د پام وړ مایکروکاویټ اغیز سره، د ITO پر بنسټ OLEDs هم د اعظمي موثریت لپاره تنظیم کیدی شي، پرته له کوم اپتیکل هیز یا تیاره رامنځته کیدو، یوازې د ITO طبقو ضخامت تنظیم کولو سره؛ په دې سکیم کې، لومړی-ترتیب، 3 /4 کاویټ ډیزاین، چیرې چې د څپې اوږدوالي ته اشاره کوي، د کاویټ موډ خلاص پای د ITO/سبسټریټ انٹرفیس کې ځای پرځای شوی , . د ITO څخه پاک، ګرافین پر بنسټ OLEDs په قضیه کې، ګرافین الیکترودونه نشي کولی د کاویټ اوږدوالی کنټرول لپاره کافي ضخامت ولري، کوم چې د ریزونانس اغیز له لارې موثریت وده کول ننګونې کوي . 15 16 17 λ λ 18 19 20 د بدیل اقدام په توګه، یو څوک کولی شي د ګرافین الیکترودونو لاندې لوړ شاخص ( H) سره یوه پتلی طبقه واچوي لکه څنګه چې په کې ښودل شوي په طریقه کې د ډایالیکټریک کیپ شوي پتلی-فلزي الیکترودونو ته ورته , , , . ځکه چې رڼا کولی شي د ګرافین له لارې د لږ فیز توپیر سره تیریږي د ګرافین الیکترود د اصلي پتلوالي له امله، 3 /4 کاویټ ډیزاین په اسانۍ سره ترلاسه کیدی شي، د مثال په توګه، د عضوي + انجیکشن طبقو او لوړ شاخص طبقې اپتیکل ضخامت سره چې په ترتیب سره شاوخوا 2 /4 او /4 تنظیم شوي ( ). په ځانګړي توګه، ' /4-پتلی' لوړ شاخص طبقه هم د فلزاتو څخه پاک، ډایالیکټریک عکس په توګه کار کوي چې د لاندې الیکترود مجلس ( bot) څخه د عضوي طبقو څخه راوتلي رڼا لپاره پام وړ انعکاس وړوي، لکه څنګه چې په ګرافونو کې تایید کیدی شي چې په لاندې کې ښودل شوي . دا ګرافین پر بنسټ OLEDs ته د ریزونانس اغیزې له لارې د دوی موثریت وده کولو فرصتونه چمتو کوي، کوم چې بل ډول ممکن نه و. ښودل شوي چې bot او همغږي ریزونانس وده د H سره زیاتیږي ( ). لوړ شاخص هم د انعطاف له پلوه ګټور دی ځکه چې هدف اپتیکل ضخامت ( H H) د ټیټ فزیکي ضخامت H سره ترلاسه کیدی شي، او ځکه چې د پام وړ فشار له امله د فلم ماتیدل عموما په ټیټ پیل شوي فشار کې د لوی فزیکي ضخامت سره رامینځته کیږي . په دې سکیم کې یوه بریالۍ لوړ-شاخص طبقه باید د امکان تر حده لوړ H ولري. سربیره پردې، دا باید شفاف وي، او تر ټولو مهم، باید د ګرافین لیږد پروسې لخوا زیانمن نشي. د مختلفو کاندیدانو په مینځ کې، سپټریډ TiO2 طبقه په لید لړ کې شفاف ده او نسبي لوړ شاخص ( =2.5) لري. د نورو لوړ-شاخص طبقو برعکس چې موږ هڅه کړې، TiO2 طبقه کیمیاوي مقاومت لري چې د ګرافین لیږد پروسو په وړاندې قوي دی چې محلول کاروي، لکه اکټون یا isopropyl الکول (IPA)، اجازه ورکوي چې د هغې په سر کې د لوړ کیفیت ګرافین الیکترود جوړ شي ( ). n شکل 1a 17 20 21 22 λ λ λ شکل 1b λ R شکل 1c,d R n ضمیمه شکل 1 n d d 23 n n ضمیمه شکل 2 ( ) د وړاندیز شوي OLEDs سکیماتیک وسیله جوړښت. ( ) د مطالعې لاندې OLEDs د بریښنایی ساحې شدت توزیع (نقطې شوي کرښې) د دوی د اړوند لومړي ترتیب کاویټ ډیزاین لپاره. د TiO2 بدون د ګرافین پر بنسټ OLED ساحه هم د پرتله کولو لپاره ښودل شوې کله چې د ضخامت ارزښتونه د عضوي طبقو د TiO2 سره وسیلو سره ورته وي مګر پرته له ټیټ-شاخص HILs. ( , ) د TiO2 لاندې طبقې سره د ګرافین پر بنسټ OLEDs محاسبه شوي اعظمي بهرني کوانټم موثریت ( EQE) د TiO2 او عضوي طبقو ضخامت ( TiO2 او org، په ترتیب سره) د فنکشن په توګه. نقطې شوي کرښې د 10، 20، 30 یا 40٪ د EQE لپاره کنټور کرښې ښیې لکه څنګه چې په ګراف کې ښودل شوي. ( ) د ټیټ-شاخص HIL پرته؛ ( ) د GraHIL سره د ټیټ-شاخص HIL په توګه. د هرې قضیې په لاندې برخه کې، د لاندې الیکترود مجلس (TiO2/graphene/(HIL)) څخه انعکاس ( bot) د عضوي طبقو څخه د راوتلي رڼا لپاره د TiO2 د فنکشن په توګه وړاندې کیږي. a b c d η d d η c d R d د یادونې وړ ده چې د موټې عضوي سټیک پر بنسټ لوړ ترتیب مایکرو-کاویټ جوړښت (د مثال په توګه، دوهم ترتیب، 5 /4 کاویټ) هم ممکن دی. په دې کار کې، په هرصورت، لومړی ترتیب کاویټ ډیزاین لومړی غوره شوی ځکه چې دا د لوړ ترتیب ډیزاین په پرتله قوي Purcell اغیز او لږ waveguide موډونه لري، په نهایت کې د لوی وتلو موثریت او EQE ته وده ورکوي , . ننګونې لاهم د لومړي ترتیب کاویټ ډیزاین لپاره پاتې دي ځکه چې د اخراج ساحې مثالی موقعیت د کیتوډ څخه لومړي انټینود محدود دی ، دا ستونزمن کوي چې د اوږد ایمیټر-to-metal واټن له لارې SPP موډونه کم کړي , . د SPP کمولو لپاره کارول شوي بدیل طریقه معمولا داخلي موج لرونکي جوړښتونه یا تغیرات شاملوي ، مګر د بریښنایی لنډ سرکټونو لپاره زغم اکثرا د داسې طریقو لخوا جوړ کیدی شي. طریقه چې موږ دلته غوره کوو د ټیټ شاخص سره یوه طبقه شاملول دي ، کوم چې د SPP موډونه مؤثره توګه کمولو لپاره ښودل شوي , . په خوشبختۍ سره، GraHIL یا د PEDOT:PSS او tetra-fluoroethylene-perfluoro-3, 6-dioxa-4-methyl-7-octenesulphonic acid copolymer (PFI) څخه جوړ شوی ځان-تنظیم شوی تدریجي سوري-انجیکشن طبقه، چې پدې وروستیو کې د لیکوالو لخوا وړاندیز شوی او د ګرافین پر بنسټ OLEDs کې د سوري انجیکشن ښه کولو کې خورا مؤثره ښودل شوی ، په *λ* د 550 nm کې شاوخوا 1.42 ( ) کې شاخص لري، کوم چې د عادي عضوي طبقو ( =1.8) څخه خورا ټیټ دی. له همدې امله، د ګرافین طبقو تر مینځ د لوړ او ټیټ شاخص طبقو همغږي تعامل سره، د کاویټ ریزونانس اغیز وده او د SPP موډونو کمول په یوځل کې ترسره کیدی شي ترڅو EQE حتی د وتلو جوړښتونو پرته هم په پام وړ لوړ شي. λ 24 25 25 26 27 28 29 13 ضمیمه شکل 3 n د فورنو . لخوا لنډیز شوي پرمختللي کلاسیک بریښنایی مقناطیسي تیوري پراساس د اپتیکل سمولیشن پایلې وړاندې کوي د ټول لید سپیکٹرم په اوږدو کې، او په د 550 nm کې. فورمالیزم د Purcell فکتور، ډیپول اورینټیشن اغیز، او SPP او waveguide موډونو ته د هڅونې په پام کې نیولو سره. د دې ټولو فکتورونو جامع شاملول د دقیق تحلیل او مقدار ډیزاین لپاره مهم ثابت کیږي ځکه چې د لاندې یا له پامه غورځول کیدی شي کله چې یو ساده میتود کارول کیږي چې یو یا څو له دې اغیزو څخه حساب نه کوي (وګورئ ؛ او د مثالونو لپاره). پایلې ښیې چې د GraHIL کارول د مختلف موډونو ترمنځ نسبي بریښنا مینځپانګې بیا توزیع کوي ترڅو کوچني الوتکې څپې ویکٹرونو ته لکه څنګه چې د SPP موډونو ته ځواک کم شوی او وتل شوي برخې نور هم وده کوي ( ). دا هم په کې لیدل کیدی شي چې د ګرافین لاندې د TiO2 طبقې کارول د موج لرونکي او سبسټریټ موډونو ته د بریښنا د مقدار مؤثر فشار راوړي د ریزونانس له لارې. دا د وتلو موثریت کې د پام وړ زیاتوالی لامل کیږي، که څه هم د اوبو د جذب له امله زیان هم زیات شوی دی د انتقالي-بریښنایی موج لرونکي موډونو څخه لوړ نورمال شوي الوتکې څپې ویکٹرونو ته تللو له امله ( ). د لوړ-شاخص (H) TiO2 او ټیټ-شاخص (L) GraHIL طبقو ترکیب کارول، پایله یې یوه مثالي وضعیت دی چیرې چې ریزونانس وده لوړه ده، مګر د SPP/اوبو د جذب له امله زیان کم شوی. برسېره پردې، ترکیب کارول د HL- سټیکونو سره ورته وضعیت رامینځته کوي، په معمول ډول د څو-طبقې پتلی-فلم پوښاک لپاره کارول کیږي ، او حتی bot نور هم ښه کوي ( )، د فابري-پیروټ ریزونانس اغیز کې اضافي وده ته اجازه ورکوي. هغه څه چې وړاندیز شوي ټیکنالوژي د دودیزو ټیکنالوژیو په پرتله ځانګړې او پرمختللې کوي واقعیا د دې لوړ او ټیټ-شاخص طبقو ترمنځ همغږي همکاري ده چې د ریزونانس اغیز او SPP له لاسه ورکولو دواړو اپتیکل مدیریت ته اجازه ورکوي چې د اعظمي وتلو په ګټه وي؛ او د HL سټیکینګ له لارې اضافي ریزونانس وده. د دوی د مطلوب بریښنایی ځانګړتیاوو (د مثال په توګه، اغیزمن سوري انجیکشن) سره د دوی اصلي مطابقت سره، دا ټول اپتیکل ګټې یو چاته اجازه ورکوي چې هغه څه چې پلانر OLEDs واقعیا وړاندیز کولی شي پټ ظرفیت په بشپړ ډول خلاص کړي. د عضوي ( org) او TiO2 ضخامت ( TiO2) د فنکشن په توګه د اپتیکل پلوه شته اعظمي EQE ( EQE (max)) لپاره ترلاسه شوي کنټور پلاټونه په کې ښیې چې EQE (max) کیدای شي د GraHIL او TiO2 طبقو دواړو وسیلو کې 44٪ ته لوړ وي پداسې حال کې چې دا به پرته له GraHIL 38٪ ته یا پرته له TiO2 31٪ ته محدود وي. غوره شرایط باید هغه وضعیت سره مطابقت ولري چیرې چې H (د H سره TiO2) د /(4 H) (55 nm د =550 nm لپاره) ته نږدې کیږي. دا هم یادونه کیدی شي چې EQE (max) د 44٪ څخه لوړ دی چې د ورته ایمیټر سره د انحلال شوي، دودیز پتلی-فلزي پر بنسټ کاویټ OLEDs لپاره تمه کیږي. دا د دې حقیقت څخه منسوب کیدی شي چې وړاندیز شوي جوړښت د نیمه شفاف الیکترودونو (وګورئ او د دودیز پتلی-فلزي پر بنسټ کاویټ OLEDs سره پرتله کولو لپاره) دننه د فوتون جذب او/یا SPP موډ excitation له امله د زیان سره لږ تابع دی. شکل 2a,b et al 19 λ ضمیمه شکل 4 ضمیمه جدول 1 ضمیمه یادښت 1 ضمیمه شکل 5a ضمیمه جدول 2 ضمیمه شکل 5b 30 R شکل 1d d d η شکل 1c,d η d λ n λ η ضمیمه شکل 6 ضمیمه جدول 3 ( , ) محاسبه شوي بریښنا د تباه کیدو سپیکټرا د ایمیټر سپیکٹرم سره په مناسب واحدونو کې (د رنګ بارونو کې تعریف شوي رنګ په توګه نقشه شوي) د الوتکې څپې ویکٹر په مقابل کې: ( ) د TiO2 سره مګر پرته له GraHIL؛ ( ) د TiO2 او GraHIL دواړو سره. تورې نقطې شوي کرښې د استازي اپتیکل موډونو ترمنځ د سرحد کرښې په ګوته کوي چې وتل شوي، سبسټریټ-محدود (subs)، موج لرونکي (wg) او اوبو ته نږدې موډونه شامل دي. ( ) د بریښنا د تباه کیدو محاسبه شوي په نورمال شوي الوتکې څپې ویکٹر په مقابل کې په =550 nm کې د مطالعې لاندې مختلف الیکترود جوړښتونو لپاره. د TiO2 سره وسیلو لپاره، TiO2 په 55 nm کې ثابت شوی و او org په هره قضیه کې د غوره شرایطو لپاره غوره شوی و. د TiO2 بدون وسیلو لپاره، org په ورته ارزښت کې تنظیم شوی و لکه د TiO2 سره وسیلو کې د دوی اړوند ورته. a b a b c λ d d d د جوړ شوي ګرافین پر بنسټ OLEDs وسیله فعالیت د پورتنیو سمولیشن پایلو لخوا هڅول شوي، موږ شین OLEDs جوړ کړل چې د bis(2-(2-pyridinyl- )phenyl-C)(acetylacetonato) iridium (III) (Ir(ppy)2acac) په فاسفورسینټ ایمیټرونو کې د شیشې/انود/(HIL)/OS1/LiF/Al په جوړښت کې د مختلف انود/(HIL) جوړښتونو سره: TiO2/graphene/GraHIL؛ graphene/GraHIL؛ او ITO (185 nm)/GraHIL، چیرې چې OS1 په میتودونو کې تعریف شوي عضوي ملټي لییر سټیک ته اشاره کوي. د کې وړاندې شوي ازمایښتي پایلې ښیې چې د TiO2/graphene/GraHIL- پر بنسټ وسیلې لپاره ترلاسه شوي اعظمي EQE، بریښنایی موثریت او اوسني موثریت په N شکل 3