Polymer trong sản xuất điện tử

Các dạng polymer cơ bản trong sản xuất điện tử Tổng quan về polymer dẫnbán dẫn hữu cơ Diode phát quang hữu cơ (OLED) Pin mặt trời hữu cơ Transistor trường hữu cơ => Giới thiệu chung, nguyên lý hoạt động, ứng dụng

POLYMER TRONG SẢN XUẤT ĐIỆN TỬ VÀ NĂNG LƯỢNG Danh sách thành viên NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH Tổng quan polymer dẫn/bán dẫn hữu  Diode phát quang hữu (OLED) Pin mặt trời hữu Transistor trường hữu TỔNG QUAN Giới thiệu Nguyên lý hoạt động vật liệu hữu Ứng dụng chung Giới thiệu Thập niên 70 • Chất điện mơi 1977 • “ Kim loại” Polyacetylen Polymer dẫn điện Tăng độ dẫn • Pha tạp hoá học Pha tạp Oxy hoá Polymer tăng độ dẫn lên gấp 12 lần Nguyên lý hoạt động trúc khung sườn Carbon –– Cấu   – – Đồng vị Carbon phổ biến Cấu hình điện tử Carbon: Orbital 1s 2s Số 2 1 Nguyên lý hoạt động Lai hoá:   Orbital 2s + orbital 2p +   • orbital đồng phẳng • Mỗi orbital tạo góc 120º • xen phủ dọc trục Liên kết σ, σ* • orbital Liên kết π, π* Nguyên lý hoạt động Liên kết π Cho phép dịch chuyển electron Tính dẫn điện cho vật liệu đặc Vật liệu π orbital liền kề thù π cộng hưởng Nguyên lý hoạt động Có nhiều liên kết đơi (xen phủ π) xen kẽ Vật liệu π cộng hưởng Cơ chế phản cục hóa cộng Lan truyền hạt tải khối hưởng chất Biểu đồ trạng thái lượng - HOMO LUMO Electron tồn phân tử nhiều trạng thái lượng khác theo quy tắc: • Electron thích vào MO có mức lượng thấp • Mỗi MO bỏ trống, có tối đa electron • Quy tắc loại trừ Pauli Nguyên lý hoạt động Phương pháp hóa chân khơng Nhược điểm Ưu điểm • • • Kỹ thuật cho phép lắng đọng lọc chất bán dẫn • Các chất bán dẫn hữu có trọng lượng phân tử cao hữu phân tử nhỏ hình thành cách này, chúng nặng để bay Kiểm soát bề mặt độ tinh khiết độ dày phiến gửi có xu hướng phân hủy nhiệt độ cao Các màng mỏng tinh thể có thứ tự cao nhận • Nhược điểm nó địi hỏi thiết bị phức tạp kiểm soát tốc độ lắng đọng nhiệt độ bề mặt Phương pháp khác với kỹ thuật xử lý giải pháp đơn giản chi phí thấp.Khó áp dụng quy mơ cơng nghiệp Phương pháp lắng đọng lỏng Quá trình lắng đọng chất lỏng phần quan trọng hầu hết trình chế tạo OFET Nhiều phương pháp áp dụng cho việc lắng đọng chất bán dẫn hữu để sử dụng OFET Các phương pháp lắng đọng bao gồm công nghệ phủ lớp phủ, đúc, nhúng, phun, cuộn tóm tắt sơ đồ kỹ thuật lắng đọng dựa giải pháp thảo luận Phương pháp lắng đọng lỏng Ưu điểm • • • Phương pháp đơn giản Nhược điểm • chất in, sức căng bề mặt chất in lượng bề mặt ) Sẵn có đầu in tinh vi để tiếp tục nghiên cứu phát triển Kết hợp kết tinh antisolvent in phun để sản xuất màng mỏng bán dẫn hữu tinh thể cao Địi hỏi kiểm sốt thơng số bề mặt cách chặt chẽ (độ nhớt • Khơng thể điều khiển định hướng chất in hữu bề mặt Phương pháp liên kết phim mỏng Điều khiển việc đặt chất bán dẫn hữu tinh thể có định hướng mặt phẳng vấn đề quan trọng OFET hiệu cao Nhiều kỹ thuật lắng đọng nghiên cứu để tạo mẫu liên kết chất bán dẫn hữu Liên kết lực học :Ma sát chuyển giao ,nanoimprinting ,kỹ thuật Langmuir-Bloget Đặt chất bán dẫn hữu trực tiếp lên lớp chỉnh chuẩn bị phương pháp khác nhau, chẳng hạn cọ xát photoirradiation Liên kết phim mỏng Phát triển chất bán dẫn hữu dựa tinh thể đơn vô Sử dụng từ tính điện liên kết trường gây Sử dụng kỹ thuật xử lý giải pháp để điều chỉnh chất bán dẫn hữu chất đẳng hướng Phương pháp liên kết phim mỏng Hình Sơ đồ phương pháp cắt giải pháp (a) (b) hình ảnh kính hiển vi quang học phân cực chéo màng mỏng TIPS-pentacene Hình Sơ đồ lớp phủ khe chết hình ảnh AFM màng với cấu trúc phân tử chồng lên (a), (b) (c) trục tinh thể cấu trúc tinh thể DIODE PHÁT QUANG HỮU CƠ (OLED) Giới thiệu OLED Nguyên lý hoạt động Cấu tạo/Cấu trúc OLED Cách chế tạo Giới thiệu OLED ( Organic light emiting diode )  Khái niệm: - OLED: diode phát quang hữu có lớp phát quang màng vật liệu hữu phát sáng có dịng điện chạy qua - Một lĩnh vực khoa học kết hợp ngành hóa lý, hóa tổng hợp, vật liệu bán dẫn quang học Giới thiệu OLED ( Organic light emiting diode ) Ly phát triển công nghệ OLED ?  Về cấu trúc: OLED mỏng, nhẹ, dẻo sơ với LED & LCD  Về lượng: OLED vượt trội LED & LCD  Về hiển thị: OLED cho hình ảnh sáng & rõ nét LCD & LED  Về chế tạo: OLED dễ dàng tạo thành kích thước lớn nhiều so với LCD & LED nhẹ mỏng Cấu tạo OLED Tấm – đế (Substrate) Anode Cấu tạo OLED (tạo lỗ trống) Điện cực Cathhode (tạo electron) Các lớp hữu polyme Nguyên lý hoạt động - Một điện đặt lên toàn thiết bị khiến cho anode tích điện dương so với cathode - Điện tử ‘‘điền’’ vào obitan trống có mức lượng thấp (LUMO) nằm phân tử lớp hữu nằm cathode, bị "rút" khỏi obitan đầy có mức lượng cao (HOMO) nằm anốt => Sự tiêm lỗ trống vào HOMO - Lực tĩnh điện làm "di chuyển" vị trí lỗ trống điện tử lại gần chúng kết hợp thành exiton - Khi trạng thái exiton bị phân rã, lượng phát xạ POLIMER OLED (PLED) Dựa theo khối lượng phân tử: a) OLED phân tử nhỏ có khối lượng phân tử nhỏ 1000 (g.mol-1) b) Polymer OLED có khối lượng phân tử lớn 10.000 (g.mol-1) Polymer OLED : (Emission Layer) PLED : PPP (Polyphenylenes), PF (Polyflourene) PPV ( poly (p- phenylene vinylene)) Polymer OLED :  Dựa vào đặc tính chuỗi dài phân tử polymer, có nhiều linh động việc chế tạo phân tử có khả tăng đặc tính truyền hạt mang điện tăng hiệu ứng tái hợp Bên cạnh đó, điều chỉnh cho phát ánh sáng có bước sóng mong muốn nằm vùng ánh sáng nhìn thấy VD: MEHPPV dẫn xuất PPV (poly phenylene vinylene) phát ánh sáng màu cam đỏ bị kích thích Kết hợp với vật liệu P3HT Poly (3- hexylthiophene) biết tới vật liệu truyền lỗ trống với độ linh động lỗ trống tương đối cao 0,1 cm2/Vs Ưu điểm PLED - Hiệu điện sử dụng cho PLED thấp loại OLED phân tử nhỏ - PLED có độ dẫn tốt độ đồng màng mỏng polymer PLED cải tiến - Giảm thiểu trình tái kết tinh Tài liệu tham khảo – – – – – – – – Handbook of organic materials for optical and (opto)electronic devices Organic Photovoltaics: Materials, Device Physics, and Manufacturing Technologies, Christoph Brabec (Editor), Ullrich Scherf (Editor), Vladimir Dyakonov (Editor) Organic & Printed Electronics Technical Resources, https://www.sigmaaldrich.com Đề tài P3HT ứng dụng vật liệu P3HT vào linh kiện Organic Field-Effect Transistor: Device Physics, Materials, and Process (Jingjing Chang, Zhenhua Lin, Chunfu Zhang and Yue Hao) A review on fabrication process of organic light emitting diodes Device structures and materials for organic light emitting diodes Internet…