CC BY
4
УДК 661.783/.789:661.143
Сайфутяров Р.Р., Тайдаков И.В., Долотова Е.П., Барканов А.Д., Аветисов И.Х.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ ВЫСОКОЧИСТЫХ ОКСИХИНОЛЯТНЫХ КОМПЛЕКСОВ Pt(II)
Сайфутяров Расим Рамилевич, ведущий инженер кафедры химии и технологии кристаллов; Тайдаков Илья Викторович, д.х.н., главный специалист кафедры химии и технологии кристаллов; Долотова Екатерина Павловна, магистр 2 года факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов;
Барканов Артем, бакалавр 4 года факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов;
Аветисов Игорь Христофорович, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой химии и технологии кристаллов, email: igor avetisov@,mail.ru;
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20.
Технология органических светодиодов является одной из наиболее успешно развивающихся технологий, используемых при производстве устройств отображения информации. Наиболее успешные результаты получены с использованием органических металлокомплексов с элементами платиновой группы. Однако есть ряд проблем с получением высокочистых органических полупроводниковых материалов и оптимизацией тонкопленочных структур с их использованием. В данной работе показана влияние чистоты материала на характеристики многослойных тонкопленочных структур.
Ключевые слова: ОСИД, Pt(II), органические полупроводники, люминофоры, высокочистые материалы.
RESEARCH OF ELECTROLUMINESCENCE PROPERTIES OF HIGH- PURE OXYQUINOLINE COMPLEXES
Sayfutyarov R.R., Taydakov I.V., Dolotova E.P., Barkanov A.D., Avetissov I. Ch. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The technology of organic light-emitting diodes is one of the most successfully developing technologies used in the production of information display devices. The most successful results were obtained using organic metal complexes with elements of the platinum group. However, there are a number of problems with obtaining high-purity organic semiconductor materials and optimizing thin-film structures with their use. In this paper we show the effect of material purity on the characteristics of multilayer thin-film structures. Keywords: OLED, Pt(II), high-pure materials, phosphors, organic semiconductors.
Введение
В технологии OLED наиболее эффективными являются органические металлокомплексы с элементами платиновой группы (Pt(II) и Ir(III)). Ведущие позиции комплексы с этими металлами занимают благодаря короткому времени жизни триплетных состояний, высокому теоретическому квантовому выходу и возможности [1]. Однако, реализовать в практике все достоинства используемых соединений удаётся редко, что связано с рядом проблем. Особо важной является проблема чистоты используемых препаратов. В современной электронике предъявляются высокие требования по чистоте используемых материалов, и минимальной чистотой считается 99,999 мас.%. Целью данной работы было получение высокочистых препаратов металлокомплексов Pt(II) и исследование люминесцентных и
электрофизических свойств многослойных структур на основе полученных препаратов.
Методика проведения эксперимента
Высокочистые препараты комплексов 8-гидроксихинолина и 2-метил-8-гидроксихинолина платины (PtQ и Pt(2-MeQ)), структуры которых
указаны на рис. 1, были очищены методом вакуумной сублимации.
а
Ь
Рис. 1. Структуры исследуемых материалов: a) - PtQ, Ь) -Р^2-МеО)
Процесс сублимации производилась в установке, представленной на рис. 2.
11 Вакуум
Рис.2. Схема установки для вакуумной сублимационной очистки органических полупроводниковых материалов,
где 1 - кварцевый реактор, 2 - резистивная печь, 3 -грибковый фланец, 4 - кварцевый куб с препаратом для сублимации, 5- кварцевый сегментированный приемник.
Все кварцевые детали установке очищались перед использованием в несколько этапов: травление в горящей азотной кислоте, промывка бидистиллированной водой, очистка в УЗВ с деионизованной водой. Исходные препараты металлокомплексов помещались в куб, который после помещался в реактор. Реактор подключался к вакуумной системе и откачивался до давления остаточных газов менее 10-3 торр. После, реактор нагревался резистивной печью до температуры, при которым давление насыщенного пара очищаемого комплекса превышало 10-2 торр. Осаждение препарата происходило на сегментированный кварцевый приемник. После окончания сублимации, реактор охлаждался, и в него напускался сухой азот. Выгрузка сублимата производилась в перчаточном боксе с атмосферой сухого азота, с разделением на фракции. Концентрацию примесей во фракциях определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (NexION 300D, Perkin Elmer). Фракции с чистотой не ниже 99,997% отбирались для изготовления тестовых тонкопленочных структур.
Из исходных и очищенных препаратов методом вакуумного термического напыления были изготовлены тонкопленочные многослойные светоизлучающие структуры. Напыления структур производилось в модернизированной системе УВН-78. Для органических материалов использовались кварцевые испарители. Давление остаточных газов в системе при напылении не превышало 2х10-5 торр., скорость напыления органических слоев была в пределе 0,02-0,025 нм/с. Топология полученных тестовых OLED структур приведена на рис. 3.
Al
LiF
ÁIQ
Люминофор NPB МоОз
ITO
Рис.3. Топология напыленных OLED структур: слой исследуемого люминофора может быть как с матрицей, так и без нее.
На полученных структурах снимались электрофизические и люминесцентные
характеристики. Яркости и координаты спектра определялись с помощью LumiCam 1300, спектры электролюминесценции снимались с помощью спектрофотометра Ocean Optics 65000 в диапазоне длин волн 300-1200 нм.
Результаты и обсуждение.
Экспериментально установлено, что однократной вакуумной сублимационной очисткой возможно повышение чистоты металлокомплексов платины с 99,94 мас.% до 99,9993 мас.% по данным масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Лимитирующим элементом по концентрации примеси является кремний, который внедряется в сублимат из кварцевого приемника. При формировании структур без матричного материала, в которых в качестве эмиссионного слоя использовали исследуемые материалы, проявляли электролюминесцентные свойства только при использовании сублимированных препаратов. При напылении неочищенного материала
электролюминесценцию получить не удалось. При этом максимальная яркость свечения составила 388 кд/м2 при 15 В для PtQ и 206 кд/м2 при 18 В для Pt(2-MeQ). При напылении очищенного Pt(2-MeQ) в матрице CBP, при концентрации люминофора в 10%, яркость свечения возросла почти в 5 раз достигнув 900 Кд/м2 (рис. 4), а цвет свечения смещался в красную область и отличался высокой цветовой чистотой (x = 0,5389; y = 0,3842) (рис.5).
I, ллА Яркость, нД/м2
Рис.4. Вольт-амперные и вольт яркостные характеристики тонкопленочных структур где эмиссионные слоя 1 -очищенный PtQ, 2 - очищенный Pt(2-MeQ), 3 - неочищенный Pt(2-MeQ) в матрице CBP, 4 - очищенный Pt(2-MeQ) в
матрице CBP
О 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Рис.5. Координаты цветности (а) и распределение яркости по поверхности (b) в структуре ITO/MoO3 (1 nm)/NPB (40 nm) /CBP:PtQ2-complex (10%) (20 nm)/Alq3(40 nm)/LiF (1.2 nm)/Al (100 nm)
Заключение
В работе показано влияние примесной чистоты органических люминофоров на свойства изготовленных OLED структур.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда 14-13-01074П.
Список литературы
1. H. Yersin, Highly efficient OLEDs with phosphorescent materials, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2008
http://dx.doi.org/10.1002/9783527621309.fmatter
