Μελέτη πολυμερικών και υβριδικών υποστρωμάτων και ανάπτυξη λεπτών υμενίων οξειδίου του πορπίου
Creators: name: Γόκτσης, Νικόλαος Στεφάνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: OLEDS
Ενθυλάκωση
Οξείδιο του πυριτίου
Φασματοσκοπία υπερύθρου
Γωνία επαφής
Encapsulation
Silicone oxide
Infrared spectrometry
Contact angle

description: Η δημιουργία Οργανικών Διατάξεων Εκπομπής Φωτός (Organic Light Emitting Diodes, OLEDs) καθώς και οργανικών φωτοβολταϊκών κυψελίδων (Organic Photovoltaic, OPVs) έφερε επανάσταση στον τομέα των οπτοηλεκτρονικών και της ενέργειας. Ωστόσο, τα οργανικά αυτά συστήματα είναι εναποτιθεμένα σε άκαμπτα, συνήθως γυαλί, υποστρώματα με αποτέλεσμα να περιορίζεται η λειτουργικότητά τους και οι εφαρμογές τους. Η σύγχρονη τάση στον τομέα αυτόν είναι η αντικατάσταση των άκαμπτων αυτών υποστρωμάτων με εύκαμπτα πολυμερικά υλικά. Το σημαντικότερο πλεονέκτημα που θα προκύψει από την αλλαγή αυτήν είναι οι νέες δυνατότητες χρήσης και παρασκευής που θα αποκτήσουν αυτές οι διατάξεις. Θα μπορούν να παρασκευαστούν με roll to roll (r2r) διαδικασίες ευκολότερα, γρηγορότερα και με χαμηλότερο κόστος και οι χρήσεις τους λόγω της ευκαμπτότητας τους θα διευρυνθούν κατά πολύ. Ωστόσο, το σημαντικότερο πρόβλημα που πρέπει να ξεπεραστεί για την αποτελεσματική εμπορική αξιοποίηση των συσκευών αυτών είναι ο χαμηλός χρόνος ζωής τους. Οι οργανικές στιβάδες και τα ηλεκτρόδια των διατάξεων αυτών είναι πολύ ευαίσθητα στην προσβολή από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και την υγρασία με αποτέλεσμα να μειώνεται δραματικά ο χρόνος ζωής τους. Δεδομένου και του γεγονότος ότι οι πολυμερικές μεμβράνες που χρησιμοποιούνται ως υποστρώματα έχουν υψηλή διαπερατότητα σε οξυγόνο και νερό πρέπει να αναπτυχθούν νέα συστήματα που θα προστατεύουν αποτελεσματικά στις διατάξεις αυτές. Ένας αποτελεσματικός τρόπος για αυτό, είναι η εναπόθεση διάφανων ανόργανων λεπτών υμενίων στην επιφάνεια των πολυμερικών υποστρωμάτων ή η δημιουργία συστημάτων υψηλού φραγμού υβριδικών οργανικών/ανόργανων συστημάτων. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό την μελέτη των δύο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενων πολυμερικών υποστρωμάτων (ΡΕΤ και ΡΕΝ) καθώς και ενός υβριδικού υλικού (ORMOCER) και την εναπόθεση σε αυτές λεπτών υμενίων μη στοιχειομετρικού οξειδίου του πυριτίου (SiOx), υλικού με καλές ιδιότητες φραγμού στο οξυγόνο και στο νερό. Η εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη.Το πρώτο μέρος της εργασίας είναι το θεωρητικό μέρος και διαιρείται σε έξι κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται εν συντομία οι βασικές αρχές λειτουργίας των OLEDs και των OPVs προκειμένου να γίνει κατανοητή η ανάγκη δημιουργίας συστημάτων υψηλού φραγμού. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στα υλικά υψηλού φραγμού και στην μέτρηση της διαπερατότητας τους. Το επόμενο κεφάλαιο περιλαμβάνει την φυσική των επιφανειών και τις συνθήκες κενού. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρονται τα υλικά που χρησιμοποιούνται ως υμένια υψηλού φραγμού και γίνεται μια εκτεταμένη αναφορά στα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την εργασία. Στο πέμπτο κεφάλαιο δίνονται οι βασικές θεωρίες για την διαπερατότητα μέσω των υμενίων και γίνεται φανερή η ανάγκη χρήσης πολυστρωματικών υμενίων φραγμού. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο του πρώτου μέρους δίνεται το θεωρητικό υπόβαθρο των πειραματικών τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτήν την εργασία.Το δεύτερο μέρος της εργασίας περιλαμβάνει το πειραματικό μέρος και τα αποτελέσματα. Το έβδομο κεφάλαιο αναφέρεται στην τεχνική της εξάχνωσης με δέσμη ηλεκτρονίων και στις συνθήκες ανάπτυξης των λεπτών υμενίων SiOx. Το όγδοο κεφάλαιο αναφέρεται στην τεχνική της ελλειψομετρικής φασματοσκοπίας υπερύθρου και στην μελέτη των υμενίων SiOx με αυτήν. Στο ένατο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων διαπερατότητας. Οι ιδιότητες διαβροχής των διαφόρων επιφανειών μελετώνται στο επόμενο κεφάλαιο στο οποίο περιγράφεται με πολύ λεπτομέρεια και το γωνιόμετρο υπολογισμού της γωνίας επαφής. Στο ενδέκατο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις περίθλασης ακτινών-Χ ενώ στο κεφάλαιο δώδεκα αυτά από τις μετρήσεις νανοσκληρομέτρησης.
description: The construction of Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) and Organic Photo-voltaics (OPVs) led to a real revolution in optoelectronic and energy industries and technologies. These organic systems are deposited on rigid substrates, usually on glass, with a result of lower functionality and applications. The current trend is the replacement of these rigid substrates with flexible polymeric materials. The most im-portant advantage following this replacement is the new potentials of applications and construction methods. They can be constructed easier, faster and cheaper with roll to roll (r2r) processes and their applications will be expanded. However, the most impor-tant problem that should be overcome for a profitable mass production and use is the small lifetime of these devices. The organic layers and the electrodes are very sensi-tive against oxygen and water vapors and that decrease the lifetime of the devices. Due to the fact that the polymer substrates have a quite big permeability rates in oxy-gen and water vapors, new high barrier systems must be constructed. The most effec-tive way achieving this is the deposition of transparent inorganic high barrier films on these substrates and the creation of alternative organic/inorganic layers. The present thesis has as main aim the study of two polymer substrates (PET and PEN) and a hy-brid substrate (ORMOCER) and the deposition on these substrates of high barrier thin films of non-stoichiometric silicon oxide (SiOx). The thesis is constituted of two parts.The first part is the theoretical part and is divided in six chapters. In the first chap-ter is mentioned the basic principal functions of OLEDs and OPVs. The second chap-ter includes some information for high barrier thin films and the ways of measuring the permeability of a membrane. The next chapter includes the physics of thin films and the vacuum types. In the fourth chapter is mentioned the materials that can be used as high barriers and especially these materials that were used in this thesis. Chapter five contains the permeability theories and the description of multilayer high barrier systems. Finally, in chapter six is set out the theoretical background of the ex-perimental techniques that were used in this thesis. The second part of this thesis is the experimental part where the results were dis-cussed. In chapter seven is the electron beam deposition technique and the experimen-tal conditions of the depositions. Chapter eight contains the information of infrared spectroscopic ellipsometry and chapter nine includes the permeability results. Chapter ten includes the experimental results for the wetting properties of the membranes. In chapter ten there is also a detailed description of goniometry system for contact angle measurements. Chapter eleven includes the results from X-ray diffractometry and in the final chapter (chapter twelve) is mentioned the results from the Nanoindentation measurements.