III. TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ ĐIỆN PHÁT QUANG CỦA OLED:
Al +3 LiF → AlF3 +3 Li + 340.37kJ/mol
Hình thành lớp lưỡng cực tại giao diện LiF và Al. Hợp kim Li-Al có thể hoạt ñộng như
một cực âm và có ñặc trưng I-V tốt hơn nhiều hơn so với một âm cực Al tinh khiết.[32] Theo T. Mori,H. Fujikawa, S. Tokito, and Y. Taga .Xét hai cấu trúc Alq3/LiF/Al và Alq3/Al . Có sự khác biệt giữa các giao diện về mức năng lượng Fermi của Al và mức
HOMO của Alq3, với giao diện Alq3/LiF/Al là 2,7eV và giao diện Alq3/Al là 2,3eV.
Đồng thời cũng có sự khác biệt giữa mức chân không của Alq3 và mức chân không của Al,với Alq3/LiF/Al là 1,6eV và Alq3/Al là 10eV (do sự hạ thấp rào thếñược trình bày ở
phần A.II.4.4). Khoảng cách giữa hai mức HOMO và LUMO là 2,8eV .Các hàng rào thế
cản trở sự phun ñiện tử, tương ứng với sự khác biệt năng lượng giữa mức Fecmi của Al với mức LUMO của Alq3 là 0,1eV với Alq3 /LiF/Al và 0.5 eV với Alq3 /Al [31].
Hình B.III.11: Sơñồ năng lượng của các giao diện Alq3 /Al (a) và Alq3 /LiF/Al (b) Các lớp mỏng LiF giảm hàng rào thế năng khoảng 0,4 eV vì vậy sự chênh lệch năng lượng giữa công thoát cathode Al/LiF với mức LUMO của Alq3 nhỏ hơn so với cathode Al nên hiệu quả quá trình truyền hạt tải vào lớp phát quang tốt hơn.Vì vậy OLED với cathode Al/LiF có ñặc tuyến I-V và phát quang (L-V)(hình B.III.12) tốt hơn so với Al và MgAg
Hình B.III.12: Đặc tuyến L-V của OLED (Alq3 )với các ñiện cực khác nhau Khi có lớp LiF vào giữa lớp Al và Alq3 thì lớp LiF làm giảm công thoát của ñiện cực Al. LiF ở dạng phim siêu mỏng kết hợp với một lớp Al trở thành một lớp phun ñiện tử có hiệu quả . Hiện nay vẫn chưa có nhóm nghiên cứu nào có thể giải thích chính xác hiện tượng này. Cơ chế của hiện tượng này vẫn còn ra gây nhiều tranh cãi.
Trong quá trình tiến hành thực nghiệm bốc bay ñiện cực, chúng tôi nhận thấy rằng có sự
khác nhau khi bốc bay ñiện cực cathode LiF và Al riêng từng lớp và trộn chung .Hình B.III.13 thể hiện ñặc tuyến L-V của OLED (Alq3 ) với các ñiện cực cathode LiF/Al và LiF+Al. Ta thấy, OLED với ñiện cực LiF+Al có thế ngưỡng phát quang là 7,5V với cường ñộ phát quang khoảng 0.13mV, trong khi ñó OLED với ñiện cực LiF/Al có thế
ngưỡng phát quang khoảng 8,5V và cường ñộ phát quang khoảng 0,05mV. Từñó, ta thấy OLED với ñiện cực cathode LiF+Al phát quang tốt hơn ñiện cực LiF/Al rất nhiều (thế
ngương phát quang nhỏ, cường ñộ phát quang lớn). Khi bốc bay LiF và Al chung thì khi thuyền ñược ñốt nóng thì giữa Al và liF xảy ra phản ứng hóa học hình thành nên vùng năng lượng tại vùng tiếp giáp và làm cho khả năng truyền ñiện tử tăng lên. Trong khi ñó,
với ñiện cực LiF/Al thì tại vùng tiếp giáp hình thành các bậc năng lượng làm giảm khả
năng truyền ñiện tử. Mặt khác khi bốc bay lần lượt LiF và Al riêng thì thao tác lấy màng LiF ra ñể cho vật liệu vào ñể bốc bay Al thì màng LiF sẽ bị ảnh hưởng bởi oxi nên khi lớp Al ñược phủ lên thì ñiện cực này sẽ làm giảm khả năng phát quang của linh kiện OLED.
KẾT LUẬN
Trong thời gian thực hiện ñề tài, chúng tôi ñã hoàn thành hầu hết các mục tiêu ñề ra, bao gồm : tìm hiểu và thu thập tài liệu, hoàn thiện thiết bị chế tạo và khảo sát tính chất vật liệu. Các kết quả chính của khóa luận bao gồm các nội dung sau :
• Tìm hiểu tài liệu liên quan ñến diode phát quang hữu cơ, cơ chế hoạt ñộng, các phương pháp chế tạo và các hiện tượng vật lý và hóa học liên quan. Qua ñó, chúng tôi nhận thấy diode phát quang hữu cơ, cũng như các linh kiện quang – ñiện tử
khác ñược chế tạo dựa trên nền vật liệu hữu cơ là một trong những ñối tượng nghiên cứu hấp dẫn, có khả năng ứng dụng lớn và triển khai nghiên cứu rộng rãi do không yêu cầu thiết bị quá phức tạp.
• Hoàn thiện hệ nhiệt bốc bay .Vì buồng bốc bay chân không quá thấp nên khi bốc bay ñiện cực Al, Al sẽñi xuyên sâu vào trong lớp vật liệu hữu cơ làm phá vỡ cấu trúc của màng gây ảnh hưởng ñến sự phát quang của OLED .Vì vậy, chúng tôi ñã tiến hành nâng buồng chân không lên ñộ cao thích hợp lên với chiều cao 22cm và thể tích là 3555cm3 nhưng vẫn ñảm bảo ñược ñộ chân không cao .
• Đã tiến hành khảo sát các tính chất hấp thụ, quang phát quang của màng Alq3 theo các ñiều kiện và phương pháp chế tạo khác nhau .Và từ ñó ñã xác ñịnh ñược phương pháp tối ưu tạo màng Alq3 là phương pháp nhiệt bốc bay với các ñiều kiện : khối lượng bốc bay là 3mg Alq3 (dày 400nm) cho mỗi lần bốc bay, khoảng cách từ thuyền ñến ñế là 6cm, dòng cấp cho thuyền ñiện trở là 40A trong vòng 5 giây. • Đã tiến hành khảo sát tính chất ñiện và ñiện phát quang của OLED với lớp vật liệu
phát quang là Alq3 với các ñiện cực cathode khác nhau: Al, Al+LiF, Al/LiF, MgAg. Kết quả thu ñược OLED với ñiện cực cathode Al+LiF cho kết quả tốt nhất với thế ngưỡng phát quang là 7,5 V và phát ra ánh sáng màu vàng xanh có thể nhìn thấy ñược.