Increasing the efficiency of organic light emitting diode by using self assembled monolayer

Abstract

Bu çalışma, organik ışık yayan diyotların (OLEDs) verimini artırmak için indiyum kalay oksit (ITO) yüzeyinin kendiliğinden organize tek katman tabakaları (SAM) ile modifiye ve karakterizasyonu üzerine yoğunlaşmıştır. Bilindiği gibi, ITO yüksek iletkenlik ve yüksek saydamlık özelliğinden dolayı OLED cihazlarında yaygın olarak anot malzemesi olarak kullanılmaktadır. Fakat metal elektrotun (ITO) çalışma fonksiyonu ile organik malzemelerin HOMO enerji seviyesi arasında yüksek enjeksiyon farkı bulunmaktadır. Bu fark, düşük yük enjeksiyonuna ve düşük verime neden olmaktadır. Bu problemi çözmek için ITO yüzeyleri SAM malzemeleri ile modifiye edilmiştir. Böylelikle ITO nun enerji seviyesi yükseltilmiştir.Bu tezde SAM malzemeleri olarak 4,4''-bis(difenilamino)-1,1':3',1''-terfenil-5'-karboksilik asit (TPA) ve 4,4''-di-9H-karbazol-9-il-1,1':3',1''-terfenil-5'-karboksilik asit (CAR) molekülleri kullanılmıştır. ITO yüzeyleri SAM malzemeleri ile modifiye edildikten sonra, ITO nun enerji seviyesindeki değişim döngüsel voltametri ile belirlenmiştir. Ayrıca, SAM ile modifiye edilmiş ITO yüzeylerinden üretilen OLED cihazları, modifiye edilmemiş ITO yüzeylerinden elde edilen OLED cihazlarına göre daha iyi çalışma gerilimine, parlaklığa, akım verimine, güç verimine ve ışık yoğunluğuna sahiptirler.Yüzey karakterizasyonu için, modifiye edilimiş ve modifiye edilmemiş ITO yüzeyinin topografyası Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) kulanılarak analiz edilmiştir. Ayrıca modifiye edilmiş ve modifiye edilmemiş ITO yüzeyindeki potansiyel değişimi Kelvin Prope Kuvvet Mikroskopu (KPFM) ile analiz edilmiştir. Son olarak yüzey karakterizasyonu temas açısı ile incelenmiştir. ITO 'CAR ve TPA' molekülleri ile modifiye edildikten sonra, modifiye edilmiş ve modifiye edilmemiş ITO lar arasındaki temas açısı değişimi açıkça gözlemlenmiştir..

This study is focused on modification and characterization of indium tin oxide (ITO) substrates with self-assembled monolayers (SAMs) to increase efficiency of Organic Light Emitting Diodes (OLEDs). As known, ITO has widely been used as an anode material in OLED devices because of its high conductivity and high transparency. However the work function between the energy level of ITO electrode and HOMO energy level of organic materials have a large injection barrier. This barrier leads poor charge injection and low efficiency. To solve this problem ITO substrates are modified using SAM materials, hence the energy level of ITO is increased.In this thesis, 4,4''-bis(diphenylamino)-1,1':3',1''-terphenyl-5'-carboxylic acid (TPA) and 4,4''-di-9H-carbazol-9-yl-1,1':3',1''-terphenyl-5'-carboxylic acid (CAR) molecules were used as SAM materials. After ITO substrates were modified with SAM materials, changing in an energy level of ITO was determined using Cyclic Voltammetry. In addition, the OLED devices which are fabricated with SAM modified ITO show better turn on voltage, luminance, current efficiency, power efficiency and intensity compared to unmodified ITO.For the surface characterization, Atomic Force Microscope (AFM) was used to analyze surface topography of the modified and unmodified ITO. Also, Kelvin Probe Force Microscope (KPFM) was used to determine changes in the surface potential of modified and unmodified ITO. Finally, surface characterization was analyzed with contact angle measurement. After ITO was modified with CAR and TPA molecules, contact angle variation between modified and unmodified ITO was clearly observed.