Nghiên cứu chế tạo diode phát quang hữu cơ khảo sát cấu trúc và các tính chất đặc trưng

Khốa luận tốt nghiệp Đại học 2009 II TÁC GIẢ: Trần Vĩnh Sơn Nguyễn Duy Khánh Huỳnh Ngọc Tiên Các diode phát quang hữu thông thường tổ hợp đa lớp, kết hợp nhiều loại vật liệu hữu vô nhằm mục đích đạt hiệu suất hoạt động tối đa việc chuyển đổi điện thành quang Mỗi loại vật liệu cố tính chất riêng phương pháp chế tạo khác Nhằm mục đích giới thiệu cách khái quát kiến thức tổng quan nguyên tắc hoạt động Dìode phát quang hữu cơ, phần A khốa luận dành để trình bày lý thuyết tổng quan, bao gồm nội dung : • Lý thuyết chế dẫn điện bán dẫn hữu • Giới thiệu Diode phát quang hữu cơ, lịch sử hình thành, nguyên tắc hoạt động, • hiệu suất phương pháp nâng cao hiệu suất phát quang linh kiện Các thiết bị chế tạo nghiên cứu tính chất OLED Khốa luận tốt nghiệp Đại học 2009 12 I CÁC CHẮT HỮU Cơ VÀ POLYMER DẪN ĐIỆN 1 Giới thiệu chung Polymer dẫn Polymer từ ngữ thông thường gọi nhựa, chất dẻo hay plastỉc Polymer có tên khoa học “ chất trùng hợp” gọi theo từ Hán Việt “cao phân tử” Nó hữu khắp nơi, ta xung quanh ta Polymer cấu tạo hàng chục, hàng ngàn phân tử nhỏ đơn vị monomer Cao su, cellulose thân cây, protein sinh vật, thực vật polymer thiên nhiên Vào năm hai mươi kỷ trước, nhà hốa học biết cách tổng hợp sản xuất polymer nhân tạo plastic Các loại polymer ngày ưở thành vật liệu hữu dụng, quan trọng thiếu sống đại Thử nhìn xung quanh, ta có tơ sợi làm nên vải vóc, chai nước ngọt, keo dán, bao nhựa, thùng chứa nước, vỏ máy ti vi, bàn phiếm máy vi tính v.v Tất polymer Polymer diện áp dụng cho công nghệ xây cất công nghệ cao, địa hạt đòi hỏi vật liệu nhẹ có độ bền độ dai cao ỉàm chất cho composite tiên tiến để làm thân tàu thủy máy bay Khóa luận tốt nghiệp Đại học 2009 13 Hình A 1.1 Các nhà khoa học buổi trao giải Nobel 2000 Thông thường nói đến polymer hay nhựa người ta thường nghỉ đến chất cách điện, thuật ngữ “polymer dẫn” xa lạ với nhiều người, nhiên ngày polymer dẫn sử dụng công nghiệp nhiều tạo giá trị to lớn thay cho vật liệu truyền thống Năm 1975, tình cờ tạo bước đột phá việc tìm hiểu polymer dẫn, nghiên cứu sinh làm việc với giáo sư Shirakawa việc tổng hợp P A sử dụng chất xúc tác có nồng độ cao gấp 1000 lần lớn độ quy định Anh tổng hợp PA dạng bột đen mà dạng phim màu bạc, nhiên phim không dẫn điện [5].MỘt năm sau giáo sư Alan MacDiarmid đến thăm phòng thí nghiệm tỏ vô thích thú với PA mới, ông mời giáo sư Shirakawa hợp tác Cùng với cộng tác giáo sư Alan Heeger, phim PA cho xúc tác với iodine (I2) Khí iodine hấp thụ vào PA dạng ion làm tăng độ dẫn điện PA đến tỷ lần Quá trình tiếp xúc với iodine gọi doping iodine dopant PA Sau bước nhảy tỷ lần này, PA từ trạng thái vật cách điện trở thành vật dẫn điện Nhờ phát minh này, năm 2000, Hàn lâm viện Khoa học Thụy Điển trao giải Nobel Hóa học cho Shirakawa, MacDiarmid va Heeger cho khám phá phát triển polymer dẫn Trong năm đầu thập niên 1980, chạy đua diễn giửa nhà khoa học giới nhằm nâng cao độ dẫn điện PA đến độ dẫn điện đồng Những nổ lực mang tính hàn lâm, người ta nâng cao độ dẫn tối đa 105 s/cm, kéo dãn đến 106 s/cm gần với độ dẫn đồng.Tuy nhiên nghiên cứu tạo điều kiện cho phát triển việc chế tạo polymer dẫn sau này, tạo tiền đề tốt đẹp cho phát triển loại vật liệu hứa hẹn đóng góp lớn vào phát triển loài người Khóa luận tôt nghiệp Đại học 2009 14 > Lịch sử phát triển bán dẫn hữu polymer Năm Polyme Đối tượng ứng dụng vật liệu Ngưòi phát minh 1965 Polymer nối đôi liên hợp Polymer dẫn Little 1972 Dẩn hữu Cowan/Ferraris First organic conductor with metallic conductor 1973 (SN)X polymer vô siêu dẫn Polymer dẫn vô 1975 Walaka et al 0,3 K 1970 polyacetylen (polysulfurnitride) 1974 Polyacetylen (CH)X Polymer dẫn doping 50 AJ Heeger A.G 1977 1979 polypyrrol H.Shirakawa s/cm Polymer dẫn Màng mỏng dẫn MacDiarmid H.Shirakawa Diaz et al điện 1980 Polyacetylen 1982 Polythiophen Điện cực polymer nguồn pin Trùng họp điện hóa học A.G Mac Diarmid Tourillon/ Garnier IBM group 1980 Polyanilin (PANi) 1987 1990 Poly p-phenylen Bùng nố từ năm 1982 Polymer Diaz and Logan Battery LED Bridgetstone Co Cambridge-friend group 2000 Giải thuởng Nobel AJ Heeger Khóa luận tôt nghiệp Đại học 2009 15 polymer ICP A.G MacDiarmid H Shirakawa Bảng A 1.1 Lịch sử pháttriển polymer dẫn Các tính chất bật polymer dẫn điện - Có tính chất điện, quang tương đồng với vật liệu bán dẫn vô - Dễ chế tạo giá thành sản xuất thấp Chế tạo linh kiện hay thiết bị có diện tích lớn Có tính chất quang, điện đặc biệt - Một số tính chất ưu việt khác mà vật liệu khác uốn dẻo, đàn hồi tốt, khả tạo nhiều màu sắc cao trung thực, dễ dàng kết hợp với chất hóa học khác để tạo thành hợp chất [2] Các nhược điểm cần khắc phục Dễ bị oxy hóa ảnh hưởng môi trường làm thay đổi tích chất vật liệu Khó kiểm soát độ dày trình chế tạo Độ dẫn điện thấp Với tính chất polymer dẫn ứng dụng nhiều vào sống chia làm hai nhóm sau Nhóm thứ dựa độ dẫn đặc tính vật liệu Nhóm thứ hai dựa vào tính chất điện vật liệu [66] Các polymer liên hợp dễ bị tác động oxi hóa hay khử từ phản ứng hóa học hay điện làm thay đổi tính chất quang điện polymer Chính cách điều khiển trình oxi hóa khử ta thay đổi tính chất vật liệu Các phản ứng thuận nghịch nên ta kiểm soát tính chất điện quang cách xác Nó biến vật liệu từ dẫn điện sang cách điện Sau ứng dụng cụ thể nhóm polymer dẫn Khóa luận tôt nghiệp Đại học 2009 16 Nhóm Nhóm Vật liệu tĩnh điện Điện tử phân tử Keo dẫn điện Hiển thị điện tử Tấm che chắn điện từ trường Bảng Cảm biến nhiệt, hóa, sinh hóa mạch in Dây thần kinh nhân tạo Vải Pin sạc hay chất điện phân rắn chống tĩnh điện Gốm áp điện Các vật liệu khử độc Linh kiện điện tử (diod, transistor) Máy tính quang Một vài cấu trúc phi thuyền Màng trao đổi ion Cấu trúc thông minh Công tắc 1.2 Cấu trúc vùng lượng polymer dẫn 1.2.1 Cấu tạo phân tử liên kết phân tử Đe tìm hiểu cấu trúc vùng lượng polymer dẫn nghiên cứu bán dẫn hữu có “khe vùng” (tương đương với độ rộng vùng cấm bán dẫn vô cơ) tồn đơn phân tử [2] Các mạch polymer chủ yếu liên kết hidrocacbon nên để nghiên cứu cấu trúc lượng chuỗi polymer ta phải tìm hiểu đơn vị cấu thành nó, Cacbon Đồng vị carbon phổ biến 12 c ( hạt nhân có proton, nortron ), có electron bao chiếm quỹ đạo theo cấu hình điện tử \s22s22p2 với định hướng spin bảng AI Vân đạo (orbital) Định hướng spin ls 2s 2px mm Bảng A 1.2 Cẩu hình điện tử carbon 2py 2pz Khốa luận tốt nghiệp Đại học 2009 17 Số electron 2 1 Hình A 1.2 Nguyên tử carbon Carbon nguyên tử khác có xu hướng nhận hay cho electron để lớp vỏ điện tử điền đầy Lớp vỏ carbon phân lớp p, phân lởp chứa đầy đủ electron theo cấu hình ta thấy carbon có electron phân lớp p nên cần thêm electron nửa để tạo thành cấu trúc bền vững Để đạt điều carbon dùng chung điện tử với nguyên tử kế cận, điều làm cho electron không thuộc carbon mà thuộc carbon kế cận, chỉnh điều làm thay đổi quỹ đạo chuyển động electron ưong carbon gọi lai hốa Trong liên kết hốa học, thuật ngữ lai hốa chồng chập lẫn gỉửa quỹ đạo electron chồng chập hàm sóng với nhau, giúp mô tả đại lượng giải thích liên kết phân tử Một vài lai hóa Lai hóa sp3 Khi vân đạo s tiến đến liên kết với vân đạo p hình thành hình tứ diện Có góc giửa cạnh 109.5° Carbon cần thêm điện tử nửa để tạo thành ưạng thái bền nên cần thêm liên kết nửa, ví dụ methane CH4 có cấu hình điện tử Khốa luận tốt nghiệp Đại học 2009 18 \s22s22p\2plyfâÀ trạng thái kích thích electron lởp vỏ 2s nhảy lên lớp vỏ p theo lý thuyết, tạo nên cấu hình ls22sí2píx2pỉy2pìz Trong trường hợp carbon cố gắng liên kết với nguyên tử hydro Oribital 2s lai hóa với orbital 2p tạo thành vân đạo sp3 Trong CH4 , bốn vân đạo sp3 xen phủ orbỉtal ls hyđrogen, thành thành liên kết ố (đó liên kết cộng hóa trị) [70] Bốn liên kết có chiều dài lượng r Hình A 1.3 Câu trúc Methane Lai hóa sp2 Khi vân đạo s lai hổa với vân đạo p hình thành nên lại hổa sp2, gồm cổ nhánh, nhánh hợp gốc 120° tam giác Dạng liên kết dễ dàng thấy cấu tạo Ethylene (C2H4) Ethylene có liên kết đôi giửa hai carbon cố cẩu trúc hình A 1.4 H \ H / c=c / H \ H Hình A 1.4 Cấu trúc Ethylene Trong lai hóa sp2 orbital 2s lai hóa với vân orbital 2p hình thành nên vân đạo sp2 với vân đạo p nguyên Phân tử ethylene có nguyên tử carbon hình thành nên liên kết chồng lấp orbital sp2 nguyên tử carbon hình Khốa luận tốt nghiệp Đại học 2009 19 thành nên liên kết cộng hóa trị với hydrogen s~sp2 với góc 120° [70] Liên kết 7Ĩ giửa nguyên tử carbon vuông gốc với mặt phẳng phân tử hình thành xen phủ 2p2p Hình A 1.5 Cấu trúc điện tử Ethylene Lai hóa sp Lai hóa thường gặp nhóm Alkin, vân đạo s lai hóa với vân đạo p hình thành nhánh nằm trục Điểu hiểu rõ ta tìm hiểu Acetylene có cấu hình CH = CH, ưong phân tử orbital 2s carbon lai hóa với orbital p kết hình thành nên orbital sp, orbital p không thay đổi Hai nguyên tử carbon kết hợp với tạo liên kết xen phủ orbiral sp-sp, đồng thời hình thành thêm liên kết n xen phủ orbital p lại nguyên tử carbon Mỗi carbon lại liên kết với nguyên tử hydro liên kết xen phủ orbital ssptạo ragổc 180° [70] Hình A 1.6 Cấu trúc điện tử Acetylene Khốa luận tốt nghiệp Đại học 2009 110 Liên kết 71 Đây liên kết cộng hóa trị, vân đạo điện tử chồng chập lên theo chiều định hướng song song nhánh nên mật độ điện tử nỏ liên kết sigma, lượng liên kết liên kết 7U yếu liên kết Người ta gọi điện tử liên kết n điện tử 7Ĩ, điện tử liên kết yếu nên dễ dàng khỏi phân tử có kích thích từ bên tạo nên dẫn điện, điều giải thích cho dẫn điện polymer dẫn sau ■ ■w * * Hình A 1.7 Liên két n Vòng benzen Benzen hợp chất hữu cố công thức hốa học C6H6 nố kết hợp vân đạo sp2 , từ liên kết sỉgma cacbon kết hợp lại hình thành hình lục giác đều, vân đạo p lại, vân đạo lai hốa sp2 liên kết vói tạo thành liên kết pi Trong liên kết tồn electron pi bất định xứ hoàn toàn hĩnh thảnh đám mây điện tử mở rộng cho toàn phân tử benzen [2] Các điện tử pi bất định xứ vòng benzen giúp cho benzen có tính chất vô đặc biệt, điện tử dễ dàng tách khỏi benzen tham gia vào phản ứng khác bị kích thích ánh sáng hay nhiệt Cũng nhờ điện tử pi mà số polymer cố vòng benzen cố khả dẫn điện, cách tổng thể, nhà khoa K h ó a l u ậ n t ố t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1172 tượng khuếch tán nguyên tử nhôm vào lớp polymer sau trình ủ nhiệt lần Sự tồn nguyên tử nhôm gây tượng đoản mạch khiến cường độ dòng qua vị trí tăng cao, từ sinh nhiệt làm giảm chất lượng tuổi thọ lớp vật liệu hữu Đồng thời đóng vai trò tâm bẫy dập tắt phát quang gần bề mặt điện cực giảm đáng kể hiệu suất hoạt động cường độ phát quang linh kiện [57, 63] III.1.5 Nhận xét chung Thông qua kết thu từ thí nghiệm tính chất điện điện phát quang màng mỏng đơn lớp Alq3, PVK, MEHPPV PFO, rút số nhận xét sau : o Thứ nhất, kết thí nghiệm cho thấy có phụ thuộc rõ ràng hoạt động OLED chế tạo dựa vật liệu p VK Alq3, PFO, MEH- PPV vào điều kiện chế tạo màng polymer dẫn (như nồng độ dung dịch, chủng loại dung môi điều kiện ủ nhiệt ) o Thứ hai, Với phương pháp phủ quay chọn tốc độ spin tương thích với nồng độ dung dịch để tạo màng polymer dẫn có độ dày mỏng (60 nm) cấu trúc hình thái học màng tốt đảm bào cho việc chế tạo linh kiện Điều quan trọng việc chế tạo linh kiện đa lớp có điện kích thấp o Thứ ba, nồng độ dung dịch ảnh hưởng lớn đến hình thái học màng polymer (nồng độ cao, tính kết tập cành cao) Tùy thuộc vào chủng loại polymer sử dụng chọn nồng độ thích hợp để chế tạo màng tốt (PVK tỉ lệ 1:3, Alq3 tỉ lệ 1:1,8, PFO tỉ lệ 1:1 MEH-PPV tỉ lệ 2:1) o Thứ tư, dung môi ảnh hưởng lớn đến cấu trúc màng polymer (tính cuộn xoắn hay duỗi dài) tùy theo tính chất riêng polymer sử dụng mà dung môi lựa chọn phù hợp K h ó a l u ậ n t ô t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1173 o Thứ năm, chế độ ủ nhiệt ảnh hưởng lớn đến linh kiện, tựu chung nhiệt độ ủ làm duỗi dài chuổi mạch đồng thời ảnh hưởng lớn đến mạch bên hay liên kết yếu, làm cho polymer dễ bị tác động môi trường Việc lựa chọn chế độ ủ khác cho polymer khác nghiên cứu chi tiết phần thực nghiệm o Thứ sáu, với đặc thù riêng, p VK thích hợp cho trình truyền lỗ trống Alq3 thích hợp cho trình truyền điện tử [9] Màng p VK Alq3 chế tạo với độ dày mỏng (60 nm) mà cấu trúc hình thái học đảm bảo đóng vai trò làm lớp truyền lỗ trống điện tử (đồng thời làm lớp khóa điện tử lỗ trống, tương ứng) cấu trúc OLED đa lớp o Cuối cùng, màng MEH-PP V PFO tập trung nghiên cứu sử dụng vào vai trò lớp phát quang cường độ phát quang cao màu phát quang thích hợp (MEHPPV: đỏ cam, PFO: xanh blue) cho việc chế tạo linh kiện hiển thị hay OLED trắng 111.2 Các linh kiện đa lớp Để khắc phục nhược điểm linh kiện OLED đơn lớp, OLED chế tạo nhằm nâng cao hiệu suất phát quang, lớp vật liệu chức đóng vai trò định Các cấu trúc đa lớp nay, thông thường gồm lớp vật liệu phun truyền lỗ trống, lớp phun truyền điện tử với chức cung cấp truyền dẫn hạt tải đến lớp phát quang nằm lớp Tổ hợp kẹp điện cực kim loại màng dẫn điện suốt Các cấu trúc cụ thể sau : o Tổ hợp rro/lớp truyền lỗ trống PVK/lớp phát quang/AI (I) o Tổ hợp rro/lớp phát quang /lớp truyền điện tử Alq3/Al (n) o Tổ hợp rro/ PVK/ lớp phát quang /Alq3/Al (ni) K h ó a l u ậ n t ô t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1174 Trong tổ hợp (I), (II) chế tạo nhằm nghiên cứu tính chất vai trò riêng biệt lớp truyền lỗ trống PVK truyền điện tử Alq3 cấu trúc đa lớp cấu trúc (III) nhằm khảo sát đồng thời ảnh hưởng lớp lên hoạt động linh kiện Các tính chất điện quang thể thông qua đặc tuyến I-V điện phát quang III.2.1 Vai trò vật liệu truyền lỗ trống PVK Mục đích việc chế tạo cấu trúc nhằm kiểm chứng vai trò vật liệu truyền lỗ trống PVK hoạt động linh kiện, so sánh tính chất điện quang với linh kiện đơn lớp MEHPPV PFO Lớp PVK (nồng độ) phủ lên điện cực ITO đế thủy tinh phương pháp spin coating với tốc độ nung 160°c 3000 vòng/phút Sau mẫu đem 2h môi trường chân không (10’1 torr) để nguội tự nhiên lOh Lớp MEHPPV nồng độ 2mg/lml (dung môi : toluene) phủ tiếp tục lên màng PVK phương pháp spin với tốc độ tương tự ủ 2h chân không để loại bỏ dung môi Trên điện cực Nhôm Trong cấu trúc sử dụng vật liệu PFO, trình chế tạo lớp khác tương tự thay lớp MEHPPV vật liệu PFO Đặc tuyến I-V linh kiện thể rõ vai trò lớp truyền lỗ trống PVK, mô tả hình B III.24 Điện ngưỡng linh kiện ITO/PVK/MEHPPV/A1 7,3V, thấp so với cấu hình đơn lớp 7,8 V Với giá trị điện trường, mật độ dòng cấu trúc sử dụng lớp p VK nhỏ so với cấu trúc đơn lớp, khác độ dày lớp vật liệu hai linh kiện Tuy nhiên, cường độ phát quang sử dụng lớp PVK nhỏ không sử dụng lớp Nguyên nhân giới hạn điện cấp (của thiết bị PS 01: 10 V -ỳ + 10 V) nên điện trường chưa đủ lớn để thu cường độ phát quang cao Tuy nhiên, cường độ phát quang cao với mật độ dòng thấp (7mA) cho thấy có cải thiện hiệu suất lượng tử (tính số photon phát tổng số hạt tải tái hợp) linh kiện đa lớp ITO/PVK/MEHPP V/Al (Hình B m.22) K h ó a l u ậ n t ô t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1175 DtenttiB (V) Hình B m 22 (a) So sánh đặc tuyến I-V linh kiện ĨTO/PVK/MEHPPV/Al linh kiện đơn lớp Hình (b) đặc trưng điện phát quang cấu trúc đa lớp Tương tự, so sánh đặc tuyến I-V điện phát quang ITO/PFO/Al, ITO/PVK/PFO/Al cho thấy cho lớp PVK vào ITO PFO điện trường làm việc linh kiện giảm xuống Đối với linh kiện lớp PVK mở khoảng 6,2 volt phát quang khoảng 6,5 5,5 volt (Hình B in.23) volt, có lớp PVK mở volt, phát quang Hình B m.23 Linh kiện OLED có cẩu trúc ITO/PVK/PFO/AL đo đặc tuyến I-V, điện phát quang để biết điện hoạt động phát quang K h ó a l u ậ n t ố t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1176 Kết thu giải thích nguyên nhân sau : • Sự có mặt lớp PVK giúp làm giảm độ cao rào lớp MEHPPV, PFO điện cực ITO, tăng cường lượng hạt tải lỗ trống, góp phần nâng cao xác suất tạo cặp exciton tái hợp phát quang (Hình B m.24) • Mặt khác, hầu hết bán dẫn polymer, độ linh động hạt tải lỗ trống thường cao nhiều so với electron Do linh kiện đơn lớp, hạt tải lỗ trống di chuyển gần hết bề rộng lớp hữu mà không tái hợp với electron tái hợp bị dập tắt gần bể mặt catốt kim loại [63] Việc sử dụng lớp PVK giúp làm giảm quãng đường khuếch tán lỗ trống lớp phát quang tăng khả tái hợp với lỗ trống vùng vị trí xa bề mặt điện cực Từ tăng hiệu suất hoạt động OLED 1, eV ie V 3, eV PVK MEHPPV PVK 4,2eV 4,2eV 4,8eV 4,8eV 50 nm ITO 5,4eV 180 nm », eV PFO 50 nm AI AI ITO 5,4eV 100 nm c5,7eV A Ư Hình B m.24 cẩu trúc vùng lượng linh kiện ỈTO/PVK/MEHPPV/Al (trái) TTO/PVK/PPO/Al (phải) III.2.2 Vai trò vật liệu truyền điện tử Alq3 Cấu trúc ITO/MEHPPV/Alq3/Al sử dụng để khảo sát vai trò Alq3 đến hoạt động linh kiện Đối với cấu trúc này, đưa phương pháp chế tạo K h ó a l u ậ n t ố t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1177 Trong phương pháp thứ (phương pháp ĩ), màng MEHPPV để bay dưng môi tự nhiên môi trường chân không khoảng 15ph Màng vật liệu ưuyền điện tử Alq3 phủ lên lớp MEHPP V sau mẫu ủ chân không nhiệt độ 60°c với thời gian 2h Phương pháp thứ hai (phương pháp H), màng vật liệu phát quang ủ nhiệt độ 60°c chân không khoảng 2h sau chế tạo để nguội 5h Sau màng Alq phủ lên màng ủ với điều kiện tương tự Đặc tuyến I-V linh kiện hình B III.25 cho thấyOLED chế tạo theo phương pháp I mở cao phương pháp II, 8,5 V 7,8 V Tuy nhiên, linh kiện n có dạng đặc trưng I-V tốt mật độ dòng ngược nhỏ so với linh kiện I Mật độ dòng ngược cao trình hoạt động gây tượng sinh nhiệt cục số vị trí [63], làm giảm cấp polymer giảm độ bền OLED Độ sáng cấu trúc chế tạo theo phương pháp I cao rõ rệt so với phương pháp II, 375 (đvbk) so vói 245 (đvbk) điện 9V Từ hình dạng đặc tuyến điện phát quang cho thấy cường độ phát quang linh kiện II đạt đến giá trị bão hòa, khỉ linh kiện I cố thể sáng tăng điện cấp É C' R-uons prap Phyén® ĩ J6 E 10 I" 9- 2M3 C !*■ »0 ỉỉ - -8 lù i ũí**i Pi« (V| 9-ỊI IVI Hình B IŨ.25 Đặc trưngI-V điện phát quang linh kiện TĩO/MEHPPV/Alq3/Al với lớp Aỉq3 chế tạo theo phương pháp khác K h ó a l u ậ n t ố t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1178 Khác biệt giải thích thay đổi tính chất liên kết lớp vật liệu với phương pháp chế tạo khác Trong phương pháp thứ nhất, lớp MEHPPV để khô tự nhiên, bề mặt lớp tồn khoảng trống hình thành trình bay dung môi nhanh bị lấp đầy phân tử Alq3 trình phủ màng sau Tại mặt tiếp giáp, hình thành vùng hỗn hợp (blend) hai loại vật liệu, đóng vai trò tăng cường liên kết “cầu nối” trình truyền hạt tãi lớp OLED, từ tăng cường tính chất điện quang linh kiện Hiện tượng không xảy chế tạo theo phương pháp II, lớp có ổn định mặt cấu trúc tính chất sau trình ủ lớp riêng biệt Cơ chế minh họa hình B m.28 Phương pháp Alq3 Phương pháp Lớp hôn hơp Alq3 + MEHPPV * MEHPPV Alq3 MEHPPV Hình B III.26 Tiếp giáp MEHPPV/Alq3 theo phương pháp chế tạo (ỉ) (2).Phương pháp cỏ hòa trộn loại vật liệu mặt tiếp xúc, phương pháp không cỏ tượng ổn định cẩu trúc màng sau ủ nhiệt Với giá trị điện trường, cấu trúc OLED có sử dụng lớp truyền điện tử Alq3 có mật độ dòng cao hơn, thể tính chất điện tốt so với cấu hình đơn lớp Thế phát quang cấu hình ITO/MEHPP V/Alq3/Al nhỏ so với cấu hình đơn lớp, chứng tỏ vai trò lớp Alq3 trình truyền điện tử nâng cao cân hạt tải [110](hình B m.28) Tuy nhiên, giới hạn điện cấp ( 33Ú ỉ ấ «Ạ-ị ♦ ITD/MEHPPVJAIq 'AI II lTO'MẼHPPV‘Atq 'AI * ITOiMEHPPVAI £ M4 k ■ ■8 * ệ ỹ Ẩ «w- I , r * T- í ri»* IV Hình B m 28 So sánh đặc trưng I- V điện phát quang OLED cấu trúc đa lớp với lớp Alq3 chế tạo theo phương pháp khác OLED đơn lớp m.2.3 cấu trúc đa lứp hoàn chỉnh Vai trò lớp truyền điện tử Alq3 lỗ trống p VK khảo sát đồng thời cấu trúc ITO/PVK/MEHPPV/Alq3/Al ITO/PVK/PFO/Alq3/Al — 10 K h ó a l u ậ n t ô t n g h i ệ p Đ i h ọ c 0 1180 Trong cấu trúc sử dụng MEHPPV, ba lớp vật liệu linh kiện chế tạo phương pháp spin coating với tốc độ khác nhau, 2000 vòng/phút cho lớp PVK MEHPPV 2500 vòng/phút cho lớp Alq3 Sau phủ lên đế ITO, màng PVK nung 160°c môi trường chân không khoảng 2h giảm nhiệt độ 5h Lớp MEHPPV phủ lên màng PVK, để bay tự nhiên môi trường chân không khoảng 15ph đem tạo màng Alq3 Mau ủ nhiệt độ 60°c 2h hạ nhiệt 5h 1,9 eV eV eV PVK MEHPPV Ì4,2eV 4,8eV Alq3 AI ITO 5,4eV 5, eV 5, eV Hình B m.29 Sơ đồ vùng lượng cấu trúc đa lớp ITO/PVK/MEHPPV/Aỉq3/AỈ Kết cho thấy màng có đặc tuyến I-V điện phát quang tốt, chứng tỏ có phù hợp độ dày lớp phù hợp cho trình sinh cặp exciton tái hợp phát quang Thế mở linh kiện khoảng 8,7V, cao so với tổ hợp OLED phần độ dày linh kiện cao Mật độ dòng ngược cấu trúc nhỏ nhất, gần chưa phát quang, giảm lượng nhiệt sinh trình hoạt động, từ tăng độ bền linh kiện Tương tự với hai tổ hợp đa lớp trên, giới hạn điện cấp (