Project R-11168

Inge Verboven: Het printen van organische lichtgevende diodes op flexibele substraten (Onderzoek)

Om gelijke tred te houden met de snel veranderende technologie en menselijke behoeften, wordt vandaag de dag verwacht dat verlichting zeer licht, flexibel, efficiënt en goedkoop is en dat ze bovendien op een milieuvriendelijke manier vervaardigd wordt. Organische lichtgevende diodes (OLEDs) voldoen aan al deze eisen dankzij hun nanometer dikke lagen (5-100 nm), hun hoge efficiëntie, hun oppervlakte-emissie en hun lage DC-inschakelspanning (~ 3 V DC). Bovendien kunnen de verschillende lagen van deze diodes aangebracht worden door gebruik te maken van goedkope en continue printtechnieken zoals ultrasoon spray coaten. Deze laatste is een veelzijdige depositietechniek waarbij ultrasone trillingen ervoor zorgen dat een vloeistof wordt verstoven in een spray van kleine gelijkaardige druppeltjes. Dit doctoraatsonderzoek focust zich op het ultrasoon spray coaten van een volledige OLED-stack. Hiertoe wordt eerst een state-of-the-art OLED geproduceerd waarbij de verschillende lagen aangebracht worden op met ITO-gesputterde glazen substraten door gebruik te maken van spin coating en thermische opdamping. Vervolgens wordt deze OLED laag per laag omgezet naar een volledig ultrasoon gesprayde OLED. Niet alle materialen verlenen zich er echter toe om aangebracht te worden met behulp van ultrasoon spray coaten, daarom wordt op zoek gegaan naar geschikte alternatieven die voldoen aan de morfologische, elektrische en optische vereisten voor een bepaalde laag. Vaak wordt ITO gebruikt als transparante elektrode, maar dit materiaal is tamelijk duur als gevolg van lage indiumreserves en het is bovendien heel bros waardoor het snel kan scheuren bij manipulatie van het substraat. Een goedkoper alternatief met veelbelovende vergelijkbare optische en elektrische eigenschappen is te vinden in zilveren nanowires (AgNWs). Op deze AgNWs wordt vervolgens poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) polystyreensulfonaat (PEDOT: PSS) afgezet dat dient als gateninjectie en -transport laag en dat tevens de hiaten tussen de AgNWs opvult. Daarna wordt het emitterende PPV-polymeer Super Yellow aangebracht waarbij het ultrasoon spray coaten reeds in een voorgaand doctoraatsonderzoek werd geoptimaliseerd. Als elektroneninjectie en -transport laag worden voornamelijk materialen met een lage werkfunctie gebruikt die de elektronenmobiliteit vergemakkelijken, zoals barium (Ba) of calcium (Ca). Deze materialen worden vanwege hun hoge reactiviteit echter aangebracht door middel van dure en niet-continue vacuümdepositietechnieken. Efficiënte en stabiele alternatieven kunnen gevonden worden in de alifatische aminen, polyethyleenimine (PEI) en polyethyleenimine (geëthoxyleerd) (PEIE). In directe aanwezigheid van een metalen elektrode veroorzaken de PEI(E) -lagen een werkfunctieverschuiving die de elektronenmobiliteit verbetert. Ten slotte wordt de OLED vervolledigd met een aluminium laag. Alle onderzochte lagen worden onderworpen aan een volledige morfologische en elektro-optische karakterisering. Voor alle vervaardigde OLEDs worden stroom- en spanningskenmerken en lichtprestaties gemeten en vergeleken met de referentie OLED.

01 februari 2021 - 30 april 2021