Спектральные и электролюминесцентные свойства новых металлокомплексов цинка и бериллия с производными триазолов
|
Введение 74
1 Принципы создания органических светодиодов 77
1.1 Принцип действия OLED-устройства, конструкция и рабочие
характеристики 78
1.2 Органические электролюминесцентные материалы:
низкомолекулярные OLED структуры 83
1.3 Материалы для буферных слоев и электродов 91
Вывод 95
2 Материалы и методы 97
2.1 Материалы для OLED-устройства 97
2.2 Метод изготовления OLED-устройства на основе металлокомплексов
цинка и бериллия 99
2.3 Методы исследования оптических свойств 103
3 Экспериментальная часть 106
3.1 Спектральные характеристики исследуемых веществ 106
3.2 Характеристики изготовленных OLED-устройств 111
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 45
Введение 45
4.1 Анализ причинно-следственных связей проблемы 45
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 47
4.3 Бюджет научно-технического исследования 48
4.3 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 52
5 Социальная ответственность
Введение 54
5.1 Анализ выявленных вредных факторов 55
5.1.1 Шум 55
5.1.2 Вибрация 56
5.1.3 Микроклимат 57
5.1.3.1 Расчет искусственного освещения 58
5.1.4 Вредное воздействие ПЭВМ 61
5.1.5 Промышленная санитария 63
5.2 Анализ выявленных опасных факторов 64
5.2.1 Механическая опасность при повреждении насосов 64
5.2.2 Электрическое напряжение 64
5.2.3 Термическое воздействие 65
5.2.4 Внезапные пожары 66
5.3 Охрана окружающей среды 67
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 68
5.5 Законодательные и нормативные документы 71
Вывод 73
Заключение 74
Список литературы 76
Приложение А 81
Приложение Б 90
Приложение В 102
1 Принципы создания органических светодиодов 77
1.1 Принцип действия OLED-устройства, конструкция и рабочие
характеристики 78
1.2 Органические электролюминесцентные материалы:
низкомолекулярные OLED структуры 83
1.3 Материалы для буферных слоев и электродов 91
Вывод 95
2 Материалы и методы 97
2.1 Материалы для OLED-устройства 97
2.2 Метод изготовления OLED-устройства на основе металлокомплексов
цинка и бериллия 99
2.3 Методы исследования оптических свойств 103
3 Экспериментальная часть 106
3.1 Спектральные характеристики исследуемых веществ 106
3.2 Характеристики изготовленных OLED-устройств 111
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 45
Введение 45
4.1 Анализ причинно-следственных связей проблемы 45
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 47
4.3 Бюджет научно-технического исследования 48
4.3 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 52
5 Социальная ответственность
Введение 54
5.1 Анализ выявленных вредных факторов 55
5.1.1 Шум 55
5.1.2 Вибрация 56
5.1.3 Микроклимат 57
5.1.3.1 Расчет искусственного освещения 58
5.1.4 Вредное воздействие ПЭВМ 61
5.1.5 Промышленная санитария 63
5.2 Анализ выявленных опасных факторов 64
5.2.1 Механическая опасность при повреждении насосов 64
5.2.2 Электрическое напряжение 64
5.2.3 Термическое воздействие 65
5.2.4 Внезапные пожары 66
5.3 Охрана окружающей среды 67
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 68
5.5 Законодательные и нормативные документы 71
Вывод 73
Заключение 74
Список литературы 76
Приложение А 81
Приложение Б 90
Приложение В 102
Объектом исследования являются металлокомплекса цинка и бериллия с производными
триазолов.
Цель работы – экспериментальное исследование спектральных и
электролюминесцентных свойств металлокомплексов цинка и бериллия с производными
триазолов для изготовления OLED-устройств.
В процессе исследования проводились работы по изготовлению OLED-устройств на
основе металлокомплексов цинка и бериллия, ряд исследований по подбору температуры
изготовления электролюминесцентных слоев методов вакуумного напыления, измерение
фотолюминесценции, ИК-спектров и спектров УФ возбуждения порошков
металлокомплексов цинка и бериллия, измерение электролюминесценции, вольт-яркостных
и вольт-амперных характеристик изготовленных OLED-устройств, расчету координат
цветности.
В результате исследования были получены спектральные и электролюминесцентные
характеристики новых металлокомплексов цинка и бериллия, определены максимальная
яркость свечения и напряжение включения изготовленных OLED-устройств/
Введение
Малоразмерные цветные дисплеи, основой которых являются
органические светодиоды (Organic light-emitting diodes – OLEDs) начали
активно проникать в коммерческий рынок с недавнего времени. Яркость и
полноцветный свет, испускаемый от OLED-устройств и создаваемый за счет
релаксации возбужденных электронных состояний π-сопряженных
молекулярных систем, делают привлекательным данную технологию [1-3].
По подсчетам экспертов на данный момент около 25 % вырабатываемой
электроэнергии расходуется на освещение в промышленно развитых странах и
используются такие сравнительно недорогие источники излучения, как
флуоресцентные лампы и по-прежнему лампы накаливания, в которых
излучаемая энергия в виде света составляет лишь 12%. Более того, лампы
накаливания характеризуются коротким сроком эксплуатации (1000-3000
часов), фосфоресцентные лампы в несколько раз больше (5000 часов), однако
они содержат пары ртути, что является экологически опасным. Также большие
средства затрачиваются на их утилизацию [4,5].
Интенсивный рост невозобновляемых источников энергии, их
ограниченность и высокие требования к экологической безопасности являются
главными факторами, стимулирующими к поиску новых путей экономии
электроэнергии, что относится, в первую очередь, к созданию более
экономичных источников света.
До недавнего времени считалось, что значительную экономию
электроэнергии способны обеспечить светодиодные источники на основе
неорганических полупроводников, однако органические светодиоды (OLED –
Organic Light Emitting Diodes) имеют ряд конкурирующих преимуществ [6].
Помимо того, что OLED-технология способна создавать источники излучения
практически любых размеров и формы, существует возможность получения
любого спектра их излучения, включая белый свет различных оттенков. Также
к преимуществам OLED можно отнести угол излучения светоизлучающих75
покрытий – 360˚, высокий индекс светопередачи и исключение необходимости
использовать дополнительные встроенные элементы распределения светового
потока.
Ключевым решением повышения эффективности OLED-устройств
является оптимизация и улучшение конструкций на основе уже полученных
материалов и поиск абсолютно новых материалов. Синтез нового материала
требует проведения ряда исследований полученного OLED-устройства на
основе нового полученного материала, а также выбора и оптимизации условий
нанесения соединений, подбор величины толщины слоя и других важных
характеристик, влияющих на электрические и оптические свойства
полученного устройства.
Отмечен повышенный интерес к изучению электролюминесцентных
свойств хелатных комплексов, содержащих атомы металла в составе молекулы
и приводящих к высокой квантовой эффективности, которые также называются
металлокомплексами. Из-за присутствия тяжелого атома металла в молекуле
возможно излучение как с синглетного, так и с триплетного уровней, таким
образом, теоретический квантовый выход может достигать 100 % [7,8].
В силу высокой электропроводности и яркого синего свечения [8]
лиганды триазолов привлекают внимание многих исследователей.
Исследовали многие металлокомплексы с производными
триазола [9-14], однако не было замечено использования цинка или бериллия в
качестве металлических центров в таких комплексах, позволяющих
рассматривать их как лиганд-центрированные эмиттеры, благодаря которым
возможно добиться высокой эффективности по току [5].
В процессе поиска материалов для OLED-устройств, отличающихся
доступностью, экономичностью и благоприятностью для окружающей среды,
цинковые и бериллиевые комплексы могут стать потенциальной альтернативой
дорогостоящим комплексам на основе иридия, платины или осмия.
Переход на органические источники излучения может сыграть важную
роль, поэтому исследование электролюминесценции, оптических и76
электрических свойств органических полупроводников является актуальным и
вызывает большой интерес, как с фундаментальной точки зрения, так и с точки
зрения возможных практических применений.
Вследствие этого, изучение влияния химической модификации молекул
металлокомплексов цинка и бериллия с производными триазолов на
интенсивность излучения и спектральный состав OLED-устройств на их основе
вызывает огромный интерес и являлся крайне актуальной задачей.
В связи с этим, целью данной работы являлось экспериментальное
исследование спектральных и электролюминесцентных свойств
металлокомплексов цинка и бериллия с производными триазолов для
изготовления OLED-устройств.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить
следующие задачи:
- Провести литературный обзор и разработать методику изготовления
OLED-устройства на основе полупроводников, относящихся к классу новых
низкомолекулярных органических электролюминесцентных материалов;
- Провести ряд исследований спектральных характеристик при фото- и
электровозбуждении новых металлокомплексов и изучить влияние химического
состава молекул органического вещества на спектральный состав,
интенсивность излучения и другие характеристик;
- провести исследования вольт-яркостных и вольт-амперных
характеристик полученных OLED-устройств и определить максимальную
яркость свечения устройств и напряжение включения.
триазолов.
Цель работы – экспериментальное исследование спектральных и
электролюминесцентных свойств металлокомплексов цинка и бериллия с производными
триазолов для изготовления OLED-устройств.
В процессе исследования проводились работы по изготовлению OLED-устройств на
основе металлокомплексов цинка и бериллия, ряд исследований по подбору температуры
изготовления электролюминесцентных слоев методов вакуумного напыления, измерение
фотолюминесценции, ИК-спектров и спектров УФ возбуждения порошков
металлокомплексов цинка и бериллия, измерение электролюминесценции, вольт-яркостных
и вольт-амперных характеристик изготовленных OLED-устройств, расчету координат
цветности.
В результате исследования были получены спектральные и электролюминесцентные
характеристики новых металлокомплексов цинка и бериллия, определены максимальная
яркость свечения и напряжение включения изготовленных OLED-устройств/
Введение
Малоразмерные цветные дисплеи, основой которых являются
органические светодиоды (Organic light-emitting diodes – OLEDs) начали
активно проникать в коммерческий рынок с недавнего времени. Яркость и
полноцветный свет, испускаемый от OLED-устройств и создаваемый за счет
релаксации возбужденных электронных состояний π-сопряженных
молекулярных систем, делают привлекательным данную технологию [1-3].
По подсчетам экспертов на данный момент около 25 % вырабатываемой
электроэнергии расходуется на освещение в промышленно развитых странах и
используются такие сравнительно недорогие источники излучения, как
флуоресцентные лампы и по-прежнему лампы накаливания, в которых
излучаемая энергия в виде света составляет лишь 12%. Более того, лампы
накаливания характеризуются коротким сроком эксплуатации (1000-3000
часов), фосфоресцентные лампы в несколько раз больше (5000 часов), однако
они содержат пары ртути, что является экологически опасным. Также большие
средства затрачиваются на их утилизацию [4,5].
Интенсивный рост невозобновляемых источников энергии, их
ограниченность и высокие требования к экологической безопасности являются
главными факторами, стимулирующими к поиску новых путей экономии
электроэнергии, что относится, в первую очередь, к созданию более
экономичных источников света.
До недавнего времени считалось, что значительную экономию
электроэнергии способны обеспечить светодиодные источники на основе
неорганических полупроводников, однако органические светодиоды (OLED –
Organic Light Emitting Diodes) имеют ряд конкурирующих преимуществ [6].
Помимо того, что OLED-технология способна создавать источники излучения
практически любых размеров и формы, существует возможность получения
любого спектра их излучения, включая белый свет различных оттенков. Также
к преимуществам OLED можно отнести угол излучения светоизлучающих75
покрытий – 360˚, высокий индекс светопередачи и исключение необходимости
использовать дополнительные встроенные элементы распределения светового
потока.
Ключевым решением повышения эффективности OLED-устройств
является оптимизация и улучшение конструкций на основе уже полученных
материалов и поиск абсолютно новых материалов. Синтез нового материала
требует проведения ряда исследований полученного OLED-устройства на
основе нового полученного материала, а также выбора и оптимизации условий
нанесения соединений, подбор величины толщины слоя и других важных
характеристик, влияющих на электрические и оптические свойства
полученного устройства.
Отмечен повышенный интерес к изучению электролюминесцентных
свойств хелатных комплексов, содержащих атомы металла в составе молекулы
и приводящих к высокой квантовой эффективности, которые также называются
металлокомплексами. Из-за присутствия тяжелого атома металла в молекуле
возможно излучение как с синглетного, так и с триплетного уровней, таким
образом, теоретический квантовый выход может достигать 100 % [7,8].
В силу высокой электропроводности и яркого синего свечения [8]
лиганды триазолов привлекают внимание многих исследователей.
Исследовали многие металлокомплексы с производными
триазола [9-14], однако не было замечено использования цинка или бериллия в
качестве металлических центров в таких комплексах, позволяющих
рассматривать их как лиганд-центрированные эмиттеры, благодаря которым
возможно добиться высокой эффективности по току [5].
В процессе поиска материалов для OLED-устройств, отличающихся
доступностью, экономичностью и благоприятностью для окружающей среды,
цинковые и бериллиевые комплексы могут стать потенциальной альтернативой
дорогостоящим комплексам на основе иридия, платины или осмия.
Переход на органические источники излучения может сыграть важную
роль, поэтому исследование электролюминесценции, оптических и76
электрических свойств органических полупроводников является актуальным и
вызывает большой интерес, как с фундаментальной точки зрения, так и с точки
зрения возможных практических применений.
Вследствие этого, изучение влияния химической модификации молекул
металлокомплексов цинка и бериллия с производными триазолов на
интенсивность излучения и спектральный состав OLED-устройств на их основе
вызывает огромный интерес и являлся крайне актуальной задачей.
В связи с этим, целью данной работы являлось экспериментальное
исследование спектральных и электролюминесцентных свойств
металлокомплексов цинка и бериллия с производными триазолов для
изготовления OLED-устройств.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить
следующие задачи:
- Провести литературный обзор и разработать методику изготовления
OLED-устройства на основе полупроводников, относящихся к классу новых
низкомолекулярных органических электролюминесцентных материалов;
- Провести ряд исследований спектральных характеристик при фото- и
электровозбуждении новых металлокомплексов и изучить влияние химического
состава молекул органического вещества на спектральный состав,
интенсивность излучения и другие характеристик;
- провести исследования вольт-яркостных и вольт-амперных
характеристик полученных OLED-устройств и определить максимальную
яркость свечения устройств и напряжение включения.
Исследование органической электролюминесценции позволяет лучше
понимать принципы создания OLED-устройств и оптимизации их
характеристик, что дает толчок к развитию нового поколения
высокоэффективных органических светоизлучающий устройств.
Проблема исследования и поиски новых материалов для эмиссионных
слоев является одной из ключевых, так как именно в люминесцентном слое
происходит акт перехода электрической энергии в световую.
Новые синтезированные металлокомплексы цинка и бериллия с
производными триазолов способны возгоняться без разложения, обладают
достаточной летучестью и термической стабильностью. Благодаря этому были
подобраны значения температур для нанесения электролюминесцентных слоев
и разработана методика изготовления OLED-устройств.
При измерении спектральных характеристик при фото- и
электровозбуждении, было отмечено, что максимумы спектров люминесценции
приготовленных пленок и исходных порошков всех исследуемых
металлокомплексов наблюдаются при 411-462 нм, что определяет от голубого
до фиолетово-синего цвета свечения, а координационное взаимодействие
металл-лиганд не вносит существенного возмущения в электронную структуру
последнего.
Также были измерены вольт-яркостные и вольт-амперные
характеристики изготовленных OLED-устройств и установлено, что
наилучшими рабочими характеристиками обладает устройство на основе
бериллиевого металлокомплекса Be(TB-TAZ)2 с максимальной яркостью
свечения 175 кд/м2 при напряжении 16 В.
Стабильное поведение и устойчивость нанесенных пленок позволяют
рассматривать синтезированные металлокомплексы цинка и бериллия как
новые перспективные материалы для изготовления электролюминесцентных
слоев, используемых в качестве эффективных источников освещения, базового75
элемента (пикселей) в алфавитно-цифровых дисплеях и для других
многоцелевых назначений, однако полученные данные нуждаются в
дополнительной теоретической проработки и экспериментальном
подтверждении.
понимать принципы создания OLED-устройств и оптимизации их
характеристик, что дает толчок к развитию нового поколения
высокоэффективных органических светоизлучающий устройств.
Проблема исследования и поиски новых материалов для эмиссионных
слоев является одной из ключевых, так как именно в люминесцентном слое
происходит акт перехода электрической энергии в световую.
Новые синтезированные металлокомплексы цинка и бериллия с
производными триазолов способны возгоняться без разложения, обладают
достаточной летучестью и термической стабильностью. Благодаря этому были
подобраны значения температур для нанесения электролюминесцентных слоев
и разработана методика изготовления OLED-устройств.
При измерении спектральных характеристик при фото- и
электровозбуждении, было отмечено, что максимумы спектров люминесценции
приготовленных пленок и исходных порошков всех исследуемых
металлокомплексов наблюдаются при 411-462 нм, что определяет от голубого
до фиолетово-синего цвета свечения, а координационное взаимодействие
металл-лиганд не вносит существенного возмущения в электронную структуру
последнего.
Также были измерены вольт-яркостные и вольт-амперные
характеристики изготовленных OLED-устройств и установлено, что
наилучшими рабочими характеристиками обладает устройство на основе
бериллиевого металлокомплекса Be(TB-TAZ)2 с максимальной яркостью
свечения 175 кд/м2 при напряжении 16 В.
Стабильное поведение и устойчивость нанесенных пленок позволяют
рассматривать синтезированные металлокомплексы цинка и бериллия как
новые перспективные материалы для изготовления электролюминесцентных
слоев, используемых в качестве эффективных источников освещения, базового75
элемента (пикселей) в алфавитно-цифровых дисплеях и для других
многоцелевых назначений, однако полученные данные нуждаются в
дополнительной теоретической проработки и экспериментальном
подтверждении.