Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός οργανικών διόδων εκπομπής φωτός (OLEDs) φθοριζόντων πολυμερών και φωσφοριζόντων πολυμερικών μεταλλοργανικών συμπλοκών υψηλής απόδοσης
Creators: name: Παναγιωτίδης, Λάζαρος Θεόφιλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός
Οργανομεταλικά σύμπλοκα
Organic light-emitting diodes
Organometallic complexes
Printed electronics

description: Οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός (OLEDs) αποτελούν μονόδρομο στην αντικατάσταση των τοξικών και ακριβών υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διόδων φωτός στερεάς κατάστασης (LEDs). Συνεπώς, η έρευνα στράφηκε στην κατασκευή πλήρως λειτουργικών συσκευών διόδων φωτός με τη χρήση πολυμερικών υλικών που περιέχουν άνθρακα (C). Τα πολλά υποσχόμενα πολυμερικά υλικά, διαθέτουν ποικίλες φυσικές ιδιότητες που μπορούν να εφαρμοστούν στην πειραματική ανάπτυξη και βελτιστοποίηση των εύκαμπτων ηλεκτρονικών συσκευών, οι οποίες μπορούν να είναι πλήρως εκτυπώσιμες και λειτουργικές. Παρόλα αυτά οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός είναι αντικείμενο συνεχούς έρευνας όσον αφορά τη βελτιστοποίηση των τεχνικών ανάπτυξής τους, των πολυμερικών υλικών εκπομπής και της ποιότητας των τελικών προϊόντων. Στην παρούσα εργασία διερευνώνται και χαρακτηρίζονται οι οπτικές και δομικές ιδιότητες πολυμερικών φωσφοριζόντων υλικών εκπομπής κόκκινου χρώματος (εμπορικά διαθέσιμα και καινοτόμα οργανομεταλλικά υλικά ιριδίου) καθώς και φθοριζόντων υλικών εκπομπής κόκκινου χρώματος, μέσω των τεχνικών της Φασματοσκοπικής Ελλειψομετρίας (ΦΕ), της Φασματοσκοπικής Φωτοφωταύγειας (ΦΦ), της Φασματοσκοπικής Ηλεκτροφωταύγειας (ΗΦ) και της Μικροσκοπίας Ατομικών Δυνάμεων (ΜΑΔ). Αρχικά, αναπτύχθηκαν λεπτά υμένια των υλικών εκπομπής σε γυάλινα υποστρώματα και με τη βοήθεια της Φασματοσκοπικής Ελλειψομετρίας και της Φωτοφωταύγειας προσδιορίστηκαν τα ιδανικά πάχη των υμενίων και έπειτα καταγράφηκαν και αναλύθηκαν οι διηλεκτρικές συναρτήσεις και τα φάσματα Φωτοφωταύγειας του κάθε υλικού ξεχωριστά. Εν συνεχεία, αναπτύχθηκαν πρότυπες συσκευές OLED σε γυάλινο υπόστρωμα και ακολούθησε καταγραφή και ανάλυση των φασμάτων της Ηλεκτροφωταύγειας. Έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ όλων των κατηγοριών υλικών και επιλέχθηκε το αποδοτικότερο για μετάβαση σε μεγάλης κλίμακας κατασκευή. Θέλοντας να εκμεταλλευτούμε τις ιδιότητες των πολυμερικών διαλυτών υλικών προχωρήσαμε στη δημιουργία εύκαμπτων συσκευών μεγάλης κλίμακας με την τεχνική εκτύπωσης Εναπόθεσης Σχισμής (Slot-Die). Τα αποτελέσματα επέδειξαν πως είναι δυνατή η μαζική παραγωγή αποδοτικών οργανικών διόδων εκπομπής φωτός υψηλής απόδοσης με τεχνικές roll-to-roll. Εμπόδια όπως η τοπική τοπικής αύξηση της θερμοκρασίας και κατ’ επέκταση μείωσης της διάρκειας ζωής της οργανικής διόδου εκπομπής φωτός εξετάστηκαν και πραγματοποιήθηκαν βελτιστοποιήσεις στις συνθήκες κατασκευής.
description: Organic light emitting diodes (OLEDs) are the most promising way for replacing toxic and expensive materials used to manufacture solid state light emitting diodes (LEDs). Therefore, the research community is focused on the construction of fully functional light emitting diodes using carbon-based polymeric materials. The promising polymeric materials possess a variety of physical properties that can be applied to the experimental development and optimization of flexible electronic devices, which can be fully printable and functional. However, organic light emitting diodes are being in the research spotlight for a long time, in terms of optimizing their construction processes, and also improving the quality of the polymeric materials and by extension the quality of the final product. In this study, we investigate the optical and structural properties of polymeric phosphorescent emitters of red color (commercially available and innovative organometallic iridescent materials) as well as fluorescent emitters of red color, through the techniques of Spectroscopic Ellipsometry (SE), Photoluminescence spectroscopy (PL), Electroluminescence spectroscopy (EL) and Atomic Force Microscopy (AFM). Initially, thin films of the emitting materials were developed on glass substrates and with SE and PL results we managed to achieve the ideal thin film thickness, determine and further analyze the dielectric functions and photoluminescence spectra of each individual material. Subsequently, prototype OLED devices were developed on a glass substrate, and the Electroluminescence spectra were recorded and analyzed. The final results provided a full characterization of the emissive materials, which led to a comparison between all of them. The most efficient material was then selected for the transition to large-scale construction. By taking advantage of the properties of polymeric soluble materials, we created large-scale flexible devices using the Slot-Die printing technique. The results showed us that it is possible to mass-produce efficient organic high-efficiency light emitting diodes with roll-to-roll techniques. Obstacles such as local temperature increase and consequently, reduction of the life of the organic light emitting diode were examined and optimizations were made in the construction conditions.