La reproducibilidad es una necesidad para la ciencia, pero a menudo ha eludido a los investigadores que estudian la vida útil de los diodos emisores de luz orgánicos OLED. Investigaciones recientes de Japón arrojan nueva luz sobre el motivo: las impurezas presentes en la cámara de vacío durante la fabricación, pero en cantidades tan pequeñas quese pasan por alto fácilmente.
Los diodos emisores de luz orgánicos utilizan una pila de capas orgánicas para convertir la electricidad en luz, y estas capas orgánicas se fabrican más comúnmente calentando materiales fuente al vacío para evaporarlos y depositarlos en un sustrato de temperatura más baja.
Si bien los problemas que afectan la eficiencia de los OLED ya se comprenden bien, aún falta una imagen completa de cómo y por qué los OLED se degradan y pierden brillo con el tiempo.
Para complicar las cosas, los dispositivos fabricados aparentemente con los mismos procedimientos y condiciones, pero por diferentes grupos de investigación, a menudo se degradan a ritmos muy diferentes, incluso cuando el rendimiento inicial es el mismo.
No se pueden atribuir estos problemas de reproducibilidad a fuentes conocidas, como la cantidad de agua residual en la cámara y la pureza de los materiales de partida, un informe publicado en línea en Informes científicos el 13 de diciembre de 2016, agrega una nueva pieza al rompecabezas centrándose en el análisis del entorno en la cámara de vacío.
"Aunque a menudo idealizamos las aspiradoras como entornos limpios, detectamos muchas impurezas flotando en la aspiradora incluso cuando la cámara de deposición está a temperatura ambiente", dice el autor principal Hiroshi Fujimoto, investigador jefe del Fukuoka i3-Center for Organic Photonics and ElectronicsInvestigador i3-OPERA y profesor asociado invitado de la Universidad de Kyushu.
Debido a estas impurezas en la cámara de deposición, los investigadores encontraron que el tiempo hasta que un OLED en funcionamiento se atenúa en una cantidad determinada debido a la degradación, conocida como vida útil, aumentó considerablemente para los OLED que pasaron un tiempo más corto en la cámara de deposición durantefabricación.
Esta tendencia se mantuvo incluso después de considerar los cambios en el agua residual y la pureza del material de origen, lo que indica la importancia de controlar y minimizar el tiempo de fabricación del dispositivo, un parámetro que rara vez se comenta.
Los socios de investigación de Sumika Chemical Analysis Service Ltd. SCAS confirmaron un aumento de las impurezas acumuladas con el tiempo al analizar los materiales que se depositaron en obleas de silicio extremadamente limpias que se almacenaron en la cámara de deposición cuando los materiales OLED no se evaporaban.
Utilizando una técnica llamada cromatografía líquida-espectrometría de masas, los investigadores encontraron que muchas de las impurezas se podían rastrear hasta materiales previamente depositados y plastificantes de los componentes de la cámara de vacío.
"Cantidades realmente pequeñas de estas impurezas se incorporan a los dispositivos fabricados y están provocando grandes cambios a lo largo de la vida", dice la profesora Chihaya Adachi, directora del Centro de Investigación en Electrónica y Fotónica Orgánica OPERA de la Universidad de Kyushu, que también participó enel estudio.
De hecho, los nuevos resultados sugieren que las impurezas ascienden a menos de una sola capa molecular.
Para mejorar la reproducibilidad de por vida, una práctica que a menudo se adopta en la industria es el uso de cámaras de deposición dedicadas para materiales específicos, pero esto puede ser difícil en los laboratorios académicos, donde a menudo solo hay un número limitado de sistemas de deposición disponibles para probar una amplia variedadnuevos materiales.
En estos casos, el diseño y la limpieza de la cámara de deposición, además del control del tiempo de deposición, son especialmente importantes.
"Este es un excelente recordatorio de cuán cuidadosos debemos ser para hacer ciencia buena y reproducible", comenta el profesor Adachi.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kyushu, OPERA . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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