```html
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Mualliflar: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 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 Abstrakt Grafen asosidagi organik yoritish moslamalari (OLED) yaqinda kelajak avlod displeylari va yoritishlarida asosiy element sifatida paydo bo'ldi, asosan ularning yuqori moslashuvchan yorug'lik manbalari uchun potentsiali tufayli. Biroq, ularning samaradorligi, eng yaxshi holatda, an'anaviy, indiy qalay oksidi asosidagi tengdoshlariga o'xshash bo'lgan. Biz bu yerda yuqori indeksli TiO2 qatlamlari va grafen elektrodlarini o'rab turgan past indeksli teshik-injeksiyon qatlamlarining sinergik o'zaro ta'siriga asoslangan ideal elektrod tuzilmasini taklif etamiz, bu esa bo'shliqdagi rezonansning kuchayishi maksimal darajada oshirilgan, ammo sirt plazmon polaritoniga yo'qotish kamaytirilgan ideal vaziyatga olib keladi. Taklif etilgan yondashuv mos ravishda bir va ko'p birikmali qurilmalar uchun ultra yuqori tashqi miqdoriy samaradorlikni 40,8 va 62,1% (yarim sharlar linzasi bilan 64,7 va 103%) ko'rsatadigan OLEDlarga olib keladi. Ushbu elektrodlar bilan plastmassalarda ishlab chiqarilgan OLEDlar 2,3 mm radiusda takrorlanadigan tarzda egiluvchan bo'lib, bu TiO2 qatlamlarining yoriq-defleksiya qattiqlashuvi orqali 4% gacha bo'lgan egilish kuchlanishiga bardosh berish qobiliyati bilan bog'liq. Kirish Moslashuvchanlik va cho'ziluvchanlik kabi shakl omili afzalliklari organik yoritish moslamalarini (OLED) kiyiladigan, rulonli yoki buklanadigan displeylar kabi yangi qurilmalarda ishlatish uchun katta e'tibor qozongan, chunki ular harakatchanlik, deformatsiyaviy va/yoki kengayishni talab qiladi , . Biroq, bunday potentsialni to'liq amalga oshirish murakkab va past haroratli yupqa plyonkali tranzistor texnologiyalari va/yoki moslashuvchan inkapsulyatsiya kabi turli jihatlarda sezilarli sa'y-harakatlarni talab qiladi . Yuqori moslashuvchan displeylar uchun yana bir muhim jihat shundaki, indiy qalay oksidi (ITO) elektrodlarini almashtirish uchun shaffof elektrodlarni (TE) topish kerak, ular odatda cheklangan moslashuvchanlik va yuqori talab va/yoki beqaror ta'minot bilan bog'liq potentsial xarajat muammolaridan aziyat chekadi . Shu nuqtai nazardan, metall nanoyumshoq tolalar, uglerod asosidagi materiallar (masalan, uglerod nanotubalar yoki grafen) va boshqa turdagi TE bilan birlashtirilgan metall panjaralar kabi bir nechta moslashuvchan shaffof elektrodlar OLEDlar uchun taklif qilingan , , , , , . Ularning orasida, grafen — sp2-gibridlashtirilgan uglerod atomlarining atom darajasida yupqa qatlami — yaxshi natijalar beradigan deb hisoblanadi, chunki uning o'ziga xos yupqaligi va yuqori elektr xarakteristikalarining noyob kombinatsiyasi ideal shaffof elektrodlarni yaratishga imkon berishi kutilmoqda, ular past yoki hech qanday optik xiralik, qo'pollikdan kelib chiqqan elektr qisqa tutashuvi va buzilishini oldini oladigan silliq sirt topologiyasi, yuqori nur o'tkazuvchanligi, past qatlam qarshiligi va yuqori darajada moslashuvchanlikka ega bo'ladi , . Ishlab chiqarishga mos usullar bilan katta miqyosdagi plastmassa substratlarda yuqori sifatli grafenni tayyorlash yaqinda sanoat tarmoqlari tomonidan shaffof elektrodlar uchun amalga oshirildi, bu ularning amaliy yashovchanligini ko'rsatadi , . Yagona qatlamli grafen (SLG) va ko'p qatlamli grafen (MLG) ham OLEDlarda TE uchun etarli samaradorlikka ega ekanligi ko'rsatilgan , . Xususan, nisbatan past ish funksiyasi (taxminan 4,5 eV)ni bartaraf etish uchun ishlatiladigan teshik in'ektsiya qatlamlarining (HIL) yordamida samarali grafen asosidagi OLEDlarga erishildi. Bunday in'ektsiya qatlamlari gradient elektron xususiyatlariga ega bo'lgan o'tkazuvchi polimerlar, ya'ni o'z-o'zidan tashkil topgan gradient HIL (GraHIL) , va polimerlardan iborat o'tkazuvchi polimerlar bilan birlashtirilgan yupqa MoO3 buzfer qatlamlari (3,4-etilenadioksitiofen): polistirol sulfonati (PEDOT:PSS) . Shunga qaramay, ushbu eng yaxshi grafen asosidagi OLEDlarning quvvat samaradorligi va tashqi miqdoriy samaradorligi (EQE) hali ham ITO asosidagi OLEDlar bilan bir xil edi, agar tashqariga chiqarishni kuchaytirish uchun katta yarim sharlar linzasi ishlatilmagan bo'lsa . Eng yuqori samaradorlikni ta'minlash, ayniqsa, batareyalar bilan juda cheklangan energiya sig'imiga ega bo'lgan, chunki ular hajmi, og'irligi yoki shakli cheklovlari tufayli batareyalarga tayanadigan, ko'pincha juda ixcham yoki kiyiladigan ilovalarda qo'llaniladigan moslashuvchan displeylar uchun muhimdir. Bu grafen asosidagi OLEDlarning samaradorligini maksimal darajada oshirishga qodir qurilma arxitekturasini ishlab chiqishni talab qiladi. Asosiy muammo, ularning to'liq optik potentsialini ochib beradigan tuzilmani yoki metodologiyani ishlab chiqishdir, biroq shu bilan birga grafenning shakl omili afzalliklarini iloji boricha saqlab qolishdir. 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 11 11 12 13 14 13 14 14 Shu maqsadda, biz yuqori indeksli TiO2 qatlamlari va grafen elektrodlarini o'rab turgan past indeksli HILlar asosida oddiy elektrod arxitekturasini o'rganamiz. Yuqori va past indeksli qatlamlar o'rtasidagi sinergik hamkorlikdan to'liq foydalanadigan optik dizayn bilan, bo'shliqdagi rezonansni kuchaytirish va sirt plazmon polaritoniga (SPP) yo'qotishni kamaytirish orqali, taklif etilgan grafen asosidagi OLEDlar, grafenni shaffof elektrod sifatida ishlatadiganlar orasida misli ko'rilmagan ultra yuqori EQEni ko'rsatadi. Bundan tashqari, TiO2 ning egilish kuchlanishiga nisbatan g'ayrioddiy yuqori qarshiligi aniqlandi, bu plastmassa OLEDlarga samarali bo'lish bilan bir qatorda yuqori moslashuvchan bo'lish imkonini beradi. Natijalar Yuqori samarali grafen asosidagi OLEDlarning optik dizayni OLEDlarning samaradorligi oxir-oqibatda odatda 20% atrofida bo'lgan cheklangan tashqi nur chiqish samaradorligi bilan cheklangan. Bugungi kungacha taklif qilingan turli xil tashqi nur chiqishini kuchaytirish sxemalaridan , mikrobo'shliq rezonansi asosidagi usul afzalliklarga ega, chunki u mikro/nano tuzilmalar yoki lentikulyar tuzilmalardan foydalanmasdan tekis geometriyani saqlab qoladi, shuning uchun undan tayyorlangan OLEDlar elektr qisqa tutashuvi va displey uchun noqulay optik artefaktdan (masalan, xiralik, difraksiya va boshqalar) aziyat chekmaydi, lekin shu bilan birga yuqori toza, to'yingan qizil (R), yashil (G), ko'k (B) ranglarni kuchaytirilgan samaradorlik bilan ko'rsatishi mumkin , . Yupqa, lekin hali ham sezilarli mikrobo'shliq effektiga ega bo'lgan ITO asosidagi OLEDlar ham har qanday optik xiralik yoki xiralikni keltirib chiqarmasdan, faqat ITO qatlamlarining qalinligini sozlash orqali maksimal samaradorlik uchun optimallashtirilishi mumkin; bu sxemada birinchi tartibli, 3 /4 bo'shliq dizayni, bu yerda   to'lqin uzunligini bildiradi, bo'shliq rejimining ochiq uchi ITO/substrat interfeysida joylashgan , . ITOsiz, grafen asosidagi OLEDlar holatida esa, grafen elektrodlari bo'shliq uzunligini nazorat qilish uchun etarli darajada qalin bo'lishi mumkin emas, bu esa rezonans effekti orqali samaradorlikni oshirishni qiyinlashtiradi . 15 16 17 λ λ 18 19 20 Muqobil chora sifatida, grafen qatlamlari ostiga yuqori sinish indeksiga ( H) ega yupqa qatlamni joylashtirish mumkin, bu   qismida dielektrik bilan qoplangan yupqa metall elektrodlarga o'xshash tarzda ko'rsatilgan , , , . Grafen elektrodi o'ziga xos yupqaligi tufayli yorug'lik fazalar farqi bilan kam o'tishi mumkinligi sababli, 3 /4 bo'shliq dizayni qulay tarzda amalga oshirilishi mumkin, masalan, organik va in'ektsiya qatlamlari hamda yuqori sinish indeksi qatlamining optik qalinligi mos ravishda taxminan 2 /4 va  /4 ga teng bo'lsa ( ). Xususan, ‘ /4 qalinlikdagi’ yuqori indeksli qatlam metall bo'lmagan, dielektrik oynaga o'xshash rolini o'ynaydi, bu esa pastki elektrod majmuasidan ( bot) organik qatlamlardan tushgan yorug'lik uchun sezilarli aks ettirishni ta'minlaydi, bu   qismida ko'rsatilgan grafiklarda tasdiqlanishi mumkin. Bu grafen asosidagi OLEDlarga rezonans effekti orqali samaradorlikni oshirish imkoniyatlarini beradi, aks holda bu mumkin bo'lmaydi. Ko'rsatilishicha,  bot va hamroh rezonans kuchayishi  H bilan ortadi ( ). Yuqori sinish indeksi moslashuvchanlik nuqtai nazaridan ham foydalidir, chunki maqsadli optik qalinlik ( H H) past fizik qalinlik  H bilan erishilishi mumkin va umumiy plyonkali yoriq odatda kattaroq fizik qalinlik bilan kichikroq boshlang'ich kuchlanishda hosil bo'ladi . Shu sxemada muvaffaqiyatli yuqori indeksli qatlam iloji boricha katta  H ga ega bo'lishi kerak. Bundan tashqari, u shaffof bo'lishi kerak va eng muhimi, berilgan grafenni o'tkazish jarayonida shikastlanmasligi kerak. Turli nomzodlar orasida, purkagichli TiO2 qatlam ko'zga ko'rinadigan spektral diapazonda shaffof va nisbatan yuqori sinish indeksiga ( =2,5) ega. Biz sinab ko'rgan boshqa yuqori indeksli qatlamlardan farqli o'laroq, TiO2 qatlam atseton yoki izopropil spirti (IPA) kabi erituvchilardan foydalangan holda grafenni o'tkazish jarayonlariga chidamli kimyoviy chidamlilikka ega bo'lib, uning ustida yuqori sifatli grafen elektrodining hosil bo'lishiga imkon beradi ( ). n 1-rasmning a 17 20 21 22 λ λ λ 1-rasm, b λ R 1-rasmning c, d R n Qo'shimcha 1-rasm n d d 23 n n Qo'shimcha 2-rasm   ( ) Taklif etilgan OLEDlarning sxematik qurilma tuzilishi. ( ) Tadqiq qilinayotgan OLEDlarning elektromagnit maydon intensivligi taqsimlanishi (nuqtali chiziqlar) ularning mos birinchi tartibli bo'shliq dizayni uchun. TiO2 siz bo'lgan grafen asosidagi OLEDning maydon intensivligi taqsimlanishi ham, TiO2 li OLEDlar bilan bir xil qalinlikdagi organik qatlamlar uchun, lekin past indeksli HILsiz holatda solishtirish uchun ko'rsatilgan. ( , ) TiO2 ostki qatlami bilan grafen asosidagi OLEDlarning hisoblangan maksimal tashqi miqdoriy samaradorligi ( EQE) TiO2 va organik qatlam qalinligiga (mos ravishda  TiO2 va  org) funksiya sifatida. Nuqtali chiziqlar grafikda ko'rsatilgan 10, 20, 30 yoki 40%  EQE uchun kontur chiziqlarini bildiradi. ( ) Past indeksli HILsiz; ( ) GraHILni past indeksli HIL sifatida ishlatgan holda. Har bir holatning pastki qismida, organik qatlamlardan tushgan yorug'lik uchun pastki elektrod majmuasining (TiO2/graphene/(HIL)) aks etish qobiliyati ( bot)  TiO2 funksiyasi sifatida keltirilgan. a b c d η d d η c d R d Yuqori tartibli mikrobo'shliq tuzilmasi (masalan, ikkinchi tartibli, 5 /4 bo'shliq) qalin organik stack asosida ham mumkinligini ta'kidlash joiz. Biroq, ushbu ishda birinchi tartibli bo'shliq dizayni birinchi bo'lib tanlangan, chunki u yuqori tartibli dizaynga qaraganda kuchliroq Purcell effekti va kamroq to'lqin qo'llanma rejimlariga olib keladi, natijada yuqori tashqi nur chiqish samaradorligi va EQEga erishiladi , . Birinchi tartibli bo'shliq dizayni uchun muammolar hali ham mavjud, chunki emissiya zonasining ideal joylashuvi organik/metall interfeysidan birinchi antinodga cheklangan, bu esa emissiya manbasidan metalldan uzoqlashish orqali SPP rejimlarini kamaytirishni qiyinlashtiradi , . SPPni kamaytirish uchun odatda ishlatiladigan muqobil usul ichki to'lqinli tuzilmalar yoki gofralarni o'z ichiga oladi , ammo elektr qisqa tutashuvlariga chidamlilik ko'pincha bunday yondashuvlar tomonidan buzilishi mumkin. Biz bu yerda qabul qilgan usul past sinish indeksiga ega qatlamni o'z ichiga oladi, bu SPP rejimlarini samarali kamaytirishi ko'rsatilgan , . Yaxshiyamki, GraHIL yoki PEDOT:PSS va tetra-ftorli etilen-perftor-3,6-dioksa-4-metil-7-okten sulfonat kopolimerining (PFI) o'z-o'zidan tashkil topgan gradient teshik-injeksiyon qatlami, avtorlar tomonidan ilgari taklif qilingan va grafen asosidagi OLEDlarda teshik in'ektsiyasini yaxshilashda juda samarali bo'lganligi ko'rsatilgan , 550 nm to'lqin uzunligida taxminan 1,42 indeksiga ega ( ), bu tipik organik qatlamlar ( =1,8) dan ancha past. Yuqori va past indeksli qatlamlarni o'rab turgan grafen qatlamlarining sinergik o'zaro ta'siri bilan, bo'shliq rezonans effektini kuchaytirish va SPP rejimlarini kamaytirish shu bilan birga amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun tashqi nur chiqish tuzilmalarisiz ham EQE sezilarli darajada oshishi mumkin. λ 24 25 25 26 27 28 29 13 Qo'shimcha 3-rasm n  qismlari Furno va boshqalar tomonidan umumlashtirilgan ilg'or klassik elektromagnit nazariyasiga asoslangan optik simulyatsiya natijalarini ko'rsatadi  butun ko'zga ko'rinadigan spektral diapazonda va 550 nm   da. Formalizm Purcell faktorini, dipol orientatsiya effektini va SPP hamda to'lqin qo'llanma rejimlariga qo'zg'alishni hisobga oladi. Ushbu omillarning barchasini keng qamrovli kiritish aniq tahlil va miqdoriy dizayn uchun muhimdir, chunki bir yoki bir nechta omillarni hisobga olmaydigan soddalashtirilgan yondashuvdan foydalanganda past yoki ortiqcha baholash yuzaga kelishi mumkin (qarang  ;   va   namunalari uchun). Natijalar GraHILdan foydalanish turli rejimlar orasidagi nisbiy quvvat tarkibini kichikroq tekislikdagi to'lqin vektorlariga qayta taqsimlashini ko'rsatadi, shu bilan SPP rejimlariga tushgan quvvat kamayadi va tashqariga chiqarilgan qismlar yanada kuchayadi ( ). Shuningdek,   ko'rish mumkinki, grafen ostida TiO2 qatlamidan foydalanish to'lqin qo'llanma va substrat rejimlariga tushgan quvvat miqdorini rezonans kuchaytirish orqali samarali ravishda bostiradi. Bu tashqi nur chiqish samaradorligining sezilarli o'sishiga olib keladi, garchi yupqa rejimlariga yo'qotish ham ko'payishi ko'rsatilgan, chunki ko'ndalang elektr to'lqin qo'llanma rejimlarining tekislikdagi to'lqin vektorlarining yuqoriroq normalizatsiyalangan qiymatlariga siljishi sababli ( ). Yuqori indeksli (H) TiO2 va past indeksli (L) GraHIL qatlamlarining birgalikda ishlatilishi, rezonans kuchayishi katta bo'lgan, ammo SPP/yupqa rejimlariga yo'qotish kamaytirilgan ideal vaziyatga olib keladi. Bundan tashqari, birgalikda ishlatish HL-stacklarga o'xshash vaziyatni yaratadi, odatda ko'p qatlamli yupqa plyonkali qoplama uchun ishlatiladi , va hatto  bot ni yanada kuchaytiradi ( ), bu Fabry–Perot rezonans effektining qo'shimcha kuchaytirilishiga imkon beradi. Taklif etilgan texnologiyani an'anaviy texnologiyalarga nisbatan noyob va ilg'or qiladigan narsa, aynan ushbu yuqori va past indeksli qatlamlarning sinergik hamkorligi bo'lib, ular rezonans effektini ham, SPP yo'qotishini ham maksimal tashqi nur chiqish foydasiga optik boshqarishga imkon beradi; va HL stacking orqali qo'shimcha rezonans kuchaytirish. Istalgan elektr xususiyatlariga (masalan, samarali teshik in'ektsiyasi) mos kelishi bilan bir qatorda, barcha bu optik afzalliklar tekis OLEDlarning haqiqatda taklif qilishi mumkin bo'lgan yashirin potensialini to'liq ochishga imkon beradi. Organik ( org) va TiO2 qalinligiga ( TiO2) funksiya sifatida hisoblangan optik mavjud maksimal EQE ( EQE (max)) uchun olingan kontur grafiklari   qismlarida ko'rsatilgan, GraHIL va TiO2 qatlamlari bo'lgan qurilmalarda  EQE (max) 44% ga yetishi mumkinligini, GraHILsiz esa 38% ga, TiO2 siz esa 31% ga cheklanganligini ko'rsatadi. Optimal sharoitlar  H (H TiO2 bo'lganida)  /(4 H) ( =550 nm uchun 55 nm) ga yaqinlashganda mos keladi. Shuningdek,   EQE (max) 44% ning qiymati, xuddi shu emitent bilan optimallashtirilgan an'anaviy yupqa metall asosidagi bo'shliq OLEDlari uchun kutilgan qiymatlardan yuqori ekanligi ta'kidlanishi mumkin. Bu taklif etilgan arxitektura yarim shaffof elektrodlar ichidagi fotonlarni yutish va/yoki SPP rejimini qo'zg'atish natijasida yo'qotishlarga kamroq sezgir ekanligi bilan bog'liq (qarang   va   an'anaviy yupqa metall asosidagi bo'shliq OLEDlari bilan solishtirish uchun). 2-rasmning a,b 19 λ Qo'shimcha 4-rasm Qo'shimcha 1-jadval Qo'shimcha 1-izoh Qo'shimcha 5-rasm, a Qo'shimcha 2-jadvalda Qo'shimcha 5-rasm, b 30 R 1-rasm, d d d η 1-rasmning c,d η d λ n λ η Qo'shimcha 6-rasm Qo'shimcha 3-jadval   ( , ) Tekislikdagi to'lqin vektori bo'yicha emitent spektri bilan tortilgan quvvatni yo'qotish spektri hisoblangan (ixtiyoriy birliklarda (rangli barni bilan ko'rsatilgan)):  TiO2 bilan, lekin GraHILsiz; ( ) TiO2 va GraHIL bilan. Qora nuqtali chiziqlar tashqariga chiqarilgan, substratga cheklangan (subs), to'lqin qo'llanma (wg) va yupqa rejimlarni o'z ichiga olgan vakillik optik rejimlarni ajratuvchi chegaraviy chiziqlarni bildiradi. ( ) Tadqiq qilinayotgan turli elektrod tuzilmalari uchun 550 nm   da normalizatsiyalangan tekislikdagi to'lqin vektori bo'yicha hisoblangan quvvatni yo'qotish. TiO2 li qurilmalar uchun  TiO2 55 nm ga tenglashtirildi va  org har bir holatda optimal sharoitlar uchun tanlandi. TiO2 siz bo'lgan qurilmalar uchun  org TiO2 li qurilmalardagi mos keladigan qurilmalar bilan bir xil qiymatga tenglashtirildi. a b a b c λ d d d Ishlab chiqarilgan grafen asosidagi OLEDlarning qurilma samaradorligi Yuqoridagi simulyatsiya natijalaridan ilhomlanib, biz fosforesans emitentlar bis(2-(2-piridinil- )fenil-C)(asetilasetonato) iridium (III) (Ir(ppy)2acac) asosidagi yashil OLEDlarni shisha/anod/(HIL)/OS1/LiF/Al N

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

Ushbu audio hikoyaning asl tilida yaratilgan!

Olimlar grafit va titanium dioksiddan foydalanib, ultra samarali moslashuvchan ekran displeylarini yaratdilar

About Author

IZOHLAR

TEGI QILISH

USHBU MAQOLA TAQDIM ETILGAN

Related Stories

Meet Uzi World Digital, Winner of Startups of the year 2024 in Kolkata, West Bengal, India

Meet UzairaAdvisory, Startups of The Year 2024 Nominee

Meet UzairaAdvisory, Winner of Startups of The Year 2024 in Business

Meet Uzi World Digital, Winner of Startups of the year 2024 in Kolkata, West Bengal, India

Meet UzairaAdvisory, Startups of The Year 2024 Nominee

Meet UzairaAdvisory, Winner of Startups of The Year 2024 in Business

Light-Mode

Classic

Newspaper

Minty

Dark-Mode

Neon Noir

Minty

HN StartUps