Metal ve yarı iletken nanoparçacıkların konjüge polimer bazlı organik ışık yayan diyotların performansına etkisi

Abstract

Tang ve Van Slyke'nin 1987 yılında alüminyum hidroksi kinolin (Alq3) kullanarak yeşil ışığı veren aygıt üretmesi ve ardından 1990 yılında Friend ve çalışma grubunun indiyum kalay oksit (ITO) ve alüminyum (Al) elektrotlar arasına kaplanan poli(p-fenilen vinilen) filminden elektrolüminans elde etmeleri organik ışık yayıcı diyotların (OLED) gelişmesine yol açmıştır. OLED'lerin çalışma prensibi üzerine akademik ve ticari alanda çalışmalar giderek yoğunlaşmış ve OLED teknolojisinin geliştirilmesi için araştırmalara başlanmıştır.OLED'lerden yüksek verim eldesi düşük akımda (gerilimde) ışık çıkışının (parlaklık) artırılmasına dayanmaktadır. OLED'lerin düşük gerilim değerlerinde çalışıyor olması bu sistemin önemli avantajlarından birisi olup aydınlatma uygulamalarında da ışık kaynağı olarak öncelikli alan olmasını sağlayacaktır. Özellikle OLED ekranlar, kaliteli görüntü eldesi, enerji verimliliği, hafif ve bükülebilir olmaları gibi birçok özelliğiyle ön plana çıkarak marketlerde yerlerini almaya başlamışlardır. Son yıllarda, üstün optik ve elektriksel özelliklere sahip olmalarıyla bilinen nanoparçacıklar (NP'ler) da organik elektronik teknolojisinin gelişmesine katkı sağlamaktadır.Bu kapsamda aygıt imalatında NP kullanımının OLED'lerin hem kararlılığına hem de performansına iyileştirici etkileri olduğu bilinmektedir. Bu hibrid yapılarda NP'lerin etki mekanizmalarının fiziksel olarak anlaşılması ise önemli bir araştırma konusudur. Bu nedenle, söz konusu tez çalışmasında TiO2 (~21 nm), Ag (~5 nm), ZnO (~5-6 nm), Au (~10 nm) NP'leri ve CdSe/ZnS (~5nm) kuantum noktacığı (QD) gibi nano yapılar kullanılmıştır. NP'lerin aygıt performansına etkileri; parıltı, akım verimi, elektolüminesans spektrumları ve akım-gerilim eğrileri incelenmiştir. Ayrıca, ITO alternatifi olabilecek Nikel, cam alttaş üzerine anot olarak kullanılmak üzere nanometre kalınlığında kaplanarak elektrot olma özellikleri incelenmiştir.Bu tezin amacı metal, metal oksit ve yarıiletken NP'lerin OLED'lerin performansına etkilerinin araştırılmasıdır. Hangi nanoparçacığın hangi katmanda nasıl bir etkiye yol açtığı sorusu cevaplanmıştır.

In 1987, Tang and Van Slyke produced the green light emitting device by using aluminum hydroxyquinoline (Alq3) and in 1990 Friend et al. obtained electroluminescence by coating pure poly (p-phenylene vinylene) film between the electrodes indium tin oxide (ITO) and aluminum (Al). In this way, organic light emitting diodes (OLEDs) has led to the development. Academic searches and commercial field trials have intensified the research about the physics behind OLEDs and so OLEDs technology development have been initiated as well.High efficiency OLEDs are based on enhancing the light output at low current. Operating at low voltages is one of the major advantages of this system, therefore OLEDs in lighting applications, as the light sources will also ensure the priority areas. It is now developing technology, open to researches and promising future with the features of cheaper and more eco-friendly with high-quality images. Especially the OLED displays with the forefront of many features, like high quality image acquisition, energy efficiency, lightweight and flexiblity; they begin to take their place on the markets. In recent years, nanoparticles (NPs) with their well-known superior optical and electrical properties have contributed to the development of opto-electronic technology. In this context, the use of NPs in OLED fabrication is known to be therapeutic effects on both performance and stability of the devices. The understanding of the physical mechanisms of NPs in this hybrid structure is an important research topic. Therefore, in this thesis TiO2 (~25 nm), Ag (~5 nm), ZnO (~5-6 nm), Au (~10 nm) NPs and CdSe/ZnS (~5nm) quantum dots (QD) were used as nanostructures. Effects of embedding NPs on the device performance, the electroluminescence and current-voltage characteristics were investigated. Also, Nickel as an alternative for ITO was deposited in nanometer thicknesses on the glass substrates to investigate as the anode electrode for the OLEDs.The aim of this thesis is to investigate the effects of metal, metal oxide and semiconductor NPs on the performance of OLEDs. The question of which nanoparticles how leads to an impact in different layers of the devices were answered.