Les dispositifs optoélectroniques organiques, tels que les diodes électroluminescentes organiques (OLED), utilisent des molécules dotées de structures spécifiques disposées sur des films minces. De plus, la disposition de ces molécules sur n'importe quelle surface est cruciale pour divers processus qui se produisent au sein de ces appareils.
Cet arrangement est guidé par deux facteurs principaux :la vitesse de dépôt (à quelle vitesse les molécules sont placées) et la température de surface. Des taux de dépôt plus lents et des températures plus élevées facilitent un agencement approprié, ce qui donne lieu à des structures plus stables. Trouver la bonne échelle de temps pour ce processus est également essentiel, et les chercheurs cherchent maintenant des moyens de contrôler ces facteurs pour un arrangement moléculaire optimal sur les surfaces.
Dans une étude récente, une équipe japonaise dirigée par le professeur Hisao Ishii de la Graduate School of Science and Engineering et du Center for Frontier Science de l'Université de Chiba, ainsi que Masahiro Ohara de l'Université de Chiba et le Dr Yuya Tanaka de la Graduate School of La science et la technologie de l'Université de Gunma ont introduit une nouvelle méthode de dépôt permettant d'obtenir un arrangement moléculaire approprié.
Leur article est publié dans ACS Applied Materials and Interfaces . "Lors du dépôt de molécules organiques par dépôt sous vide, l'orientation des molécules est modifiée au fil du temps en suspendant le dépôt. De plus, en modifiant les conditions de dépôt, il est possible d'inverser l'orientation de la tête et de la queue des molécules. ", explique le professeur Ishii.
Dans leur étude, l'équipe a trouvé un moyen simple mais ingénieux de contrôler l'orientation des molécules déposées sur des films minces contenant de l'aluminium et du benzène, noté Alq3. et TPBi, respectivement. Ils ont utilisé une méthode appelée « dépôt intermittent », qui introduit des pauses pendant le processus de dépôt, et ont développé une version mise à jour d'un outil appelé « sonde Kelvin rotative » (RKP). Celui-ci a été utilisé pour mesurer le potentiel de surface (tension à la surface du matériau) pendant et après le dépôt en temps réel.
En ouvrant et fermant l'obturateur de dépôt à plusieurs reprises à des intervalles spécifiques, les chercheurs ont pu modifier la polarisation (la répartition des charges), influençant ainsi la façon dont les molécules étaient orientées sur les films.
La nouvelle approche du dépôt intermittent a créé une couche de surface détendue et stable avec une polarisation contrôlable. L'étude a également révélé comment la relaxation de surface affectait l'orientation moléculaire et la formation d'une vallée potentielle (en forme de « V »). En fait, cette méthode de dépôt permet la création d'un profil de potentiel arbitraire pour les orientations moléculaires souhaitées sur le film mince d'intérêt.
En termes d'applications, cette technique de dépôt intermittent peut améliorer l'efficacité et la durée de vie des matériaux OLED. De plus, il peut également être utilisé pour des molécules organiques non polaires, ce qui le rend utile pour des dispositifs tels que les cellules photovoltaïques organiques et les transistors.
Le professeur Ishii déclare :« Cette méthode devrait améliorer encore l'efficacité et la durée de vie des OLED. Au-delà des OLED, elle favorise également le développement d'autres dispositifs organiques, tels que les dispositifs à mémoire organique. des appareils légers et flexibles facilement disponibles."
En résumé, cette étude explore les processus de relaxation qui ont un impact sur l'orientation des molécules à la surface des films minces organiques et utilise le dépôt intermittent pour créer efficacement une couche de surface stable. De plus, un outil RKP a été développé pour analyser les changements du potentiel de surface au fil du temps. La méthode de dépôt proposée devrait fonctionner avec diverses molécules organiques (pas seulement les molécules polaires) et pourrait ouvrir la voie à l'amélioration des dispositifs organiques existants et au développement de nouveaux.
Plus d'informations : Masahiro Ohara et al, Impact des dépôts intermittents sur la polarisation d'orientation spontanée des films organiques amorphes révélés par la sonde Rotary Kelvin, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2023). DOI :10.1021/acsami.3c12914
Informations sur le journal : Matériaux et interfaces appliqués ACS
Fourni par l'Université de Chiba
