Введение 14
1 Литературный обзор 16
1.1 Фотолюминесценция 16
1.2 Органические электролюминесцентные устройства 20
1.2.1 Электролюминесценция и принцип работы OLED 20
1.2.2 Структура OLED-устройства 23
1.2.3 Материалы OLED -устройств 24
1.2 Органические фотовольтаические устройства 31
1.2.1 Принцип работы органических ФВУ 31
1.2.2 Характеристики органических ФВУ 32
1.3 Механизм образования эксиплексов 34
2 Материалы и методы исследования 39
2.1 Материалы 39
2.2 Изготовление OLED структур 41
2.2.1 Фотолитография 41
2.2.2 Очистка подложек 43
2.2.3 Формирование слоев 44
2.3 Измерение вольт-амперных и вольт-яркостных характеристик OLED 48
2.4 Измерение вольт-амперных характеристик 49
2.5 Измерение спектров электролюминесценции 50
3 Экспериментальная часть 51
3.1 Спектры электролюминесценции для устройств на основе Zn(PSA-BTZ)2 и
Zn(POPS-BTZ)2 51
3.2 Исследование электролюминесцентных свойств и фоточувствительности
устройств на основе Zn(PSA-BTZ)2 и Zn(POPS-BTZ)2 54
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 60
4.1 SWOT-анализ 60
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 64
5 Социальная ответственность 75
5.1 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной
среды 75
5.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной
среды 82
5.3 Охрана окружающей среды 87
5.4 Защита в чрезвычайных ситуациях 87
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 88
Заключение 91
Список использованной литературы 92
Приложение А. Таблица к разделу «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение» 98
Приложение Б. Экспериментальная часть 99
Органические электролюминесцентные материалы нашли широкое применение для создания OLED-дисплеев, благодаря ряду преимуществ, таких как: низкое энергопотребление устройств, широкий угол обзора и высокая контрастность изображения, возможность изготовления прозрачных дисплеев на гибких подложках большой площади. Однако исследование электролюминесценции органических материалов представляет большой интерес не только с точки зрения практических применений, но и для понимания фундаментальных процессов, происходящих в органических твердых телах.
В типичных органических светоизлучающих диодах (OLED) свечение возникает в результате рекомбинации инжектированных носителей зарядов. Спектр электролюминесценции (ЭЛ) OLED-устройств схож со спектром фотолюминесценции (ФЛ) люминесцентного слоя, так как в данных процессах участвуют одни и те же квантовые уровни. Однако в некоторых устройствах, взаимодействие донорной и акцепторной молекулы на границе раздела может привести к формирование эксиплексного возбужденного состояния. В этом случае возникает излучение, сдвинутое в красную область [3,4]. Кроме того, образование эксиплекса может привести к появлению фоточувствительности диодной структуры, так как эксиплекс является комплексом с переносом заряда и может возникать при фотовозбуждении. Дальнейшее разделение зарядов под действием внешнего электрического поля может привести к возникновению фототока.
Поскольку органические светодиоды и фотовольтаические устройства обладают сходной структурой, то возможно создание бифункционального устройства с электролюминесцентными и фотовольтаическими свойствами.
Цинковые комплексы являются одним из наиболее актуальных материалов, применяемых для создания OLED дисплеев, в связи с их невысокой стоимостью, устойчивостью, доступностью и высокой эффективностью. Комплексы цинка с сульфаниламинозамещенными лигандами являются электролюминесцентными материалами для эффективных органических светоизлучающих диодов. Светодиоды на основе этих комплексов характеризуются длинноволновыми полосами излучения, которые связаны с образованием эксиплексов [3,4].
Таким образом, целью данной работы являлось изучение электролюминесцентных свойств и фоточувствительности диодных структур на основе комплексов цинка Zn(PSA-BTZ)2 и Zn(POPS-BTZ)2.
Для решения поставленной цели в рамках производственной практики были решены следующие задачи:
1. Освоение технологии изготовления OLED структур
2. Исследование сульфаниламинозамещенных комплексов цинка в качестве компонентов электролюминесцентных устройств.
3. Изучение фотовольтаических свойств данных устройств для выяснения влияния образования эксиплексов на фототок.
4. Выявление роли молекул дырочно-транспортных слоёв и комплексов цинка на процесс электролюминесценции и фоточувствительность.
В рамках исследования были изготовлены органические электролюминесцентные устройства на основе комплексов цинка с сульфаниламинозамещенными лигандами, находящиеся в контакте с различными дырочно-транспортными слоями. Проведенный комплекс исследований электролюминесцентных и фотовольтаических свойств данных структур позволил сделать следующие выводы:
1. Показано, что спектр электролюминесценции смещается в длинноволновую область (с максимумами 600 нм для устройств с Zn(PSA- BTZ)2 и 540 нм для Zn(POPS-BTZ)2), при этом исчезают собственные полосы люминесценции цинкового комплекса, что связано с образованием эксиплексов при взаимодействии возбужденных молекул комплексов цинка с молекулами производных триариламинов (PTA и NPD) в дырочно-транспортном слое.
2. Установлено, что материал дырочно-транспортного слоя, находящегося в непосредственном контакте с цинковым комплексом имеет решающее значение для формирования эксиплексов. Показано, что эксиплексные полосы в спектрах электролюминесценции исчезают, если отсутствуют аминогруппы в молекулах дырочно-транспортного слоя. Устройства с дырочно-транспортным слоем CBP, который не является производным триариламинов и не содержит аминогрупп, излучают только одну полосу в синей области спектра с максимум 462 нм, которое может быть отнесено к собственному излучению комплекса.
3. Установлена корреляция между эффективностью образования эксиплексов и фоточувствительностью. Наибольшим фототоком обладают устройства с эффективным образованием эксиплексов. Обнаружено, что в структурах с дырочно-транспортным слоем CBP, фототок и, следовательно, эффективность преобразования энергии приблизительно равны нулю.
