بررسی اثر لایه های میانگیر بر کارایی دیودهای گسیلنده آلی نور سبز و انباشت آن

یک دیود نورگسیلِ آلی تک لایه ای از یک لایه ی آلی (لایه ی فعال) که بین دو الکترود قرار گرفته است تشکیل شده است. بنا به دلایلی از جمله افزایش کارایی دیود، بهبود بازدهی، افزایش طول عمر و ... لازم است که در ساختار دیود از لایه های دیگری به جز لایه ی فعال نیز استفاده کنیم. به این لایه های کمکی، لایه های میانگیر گفته می شود. یکی از پارامترهای مهم در بهینه سازی یک دیود نورگسیل آلی ضخامت لایه های تشکیل دهنده است. در این پژوهش تأثیر ضخامت لایه های میانگیر بر کارایی دیود را مورد بررسی قرار دادیم. ابتدا یک ساختار چند لایه ای را در نظر گرفتیم و با استفاده از نرم افزار silvaco این ساختار را شبیه سازی کردیم. در این پژوهش به جای استفاده از لایه ی پلیمری pedot که به طور متداول به عنوان تزریق کننده ی حفره قرار می گرفت، از لایه ی moo3 استفاده شد. در این شبیه سازی ضخامت لایه ی moo3 را متغیر قرار داریم. این لایه به عنوان لایه ی تزریق کننده ی حفره مورد استفاده قرار گرفته است. سپس از نتایج شبیه سازی استفاده کرده و ضخامت بهینه ای را برای یک لایه ی میانگیر به دست آوردیم. بعد از به دست آوردن نتیجه ی مطلوب از فرآیند شبیه سازی، این ساختار را به صورت تجربی در آزمایشگاه انباشت نمودیم. مشاهده شد که کیفیت قطعات ساخته شده با این لایه به وضوح از قطعات ساخته شده با pedot بهتر است. در این قطعات دیگر اثری از غیر یکنواختی لایه ی تزریق کننده ی حفره وجود نداشت و تمام سطح قطعه به طور کاملاً یکنواخت تابش می کرد. در آزمایشگاه چندین قطعه را با ضخامت های مختلف از لایه ی میانگیر moo3 لایه نشانی کردیم. البته ضخامت لایه را نزدیک به ضخامت به دست آمده از شبیه سازی در نظر گرفتیم. پس از مشخصه یابی قطعات به کمک وسایل اندازه گیری موجود در آزمایشگاه، پارامترهای مختلف از آن ها را محاسبه کردیم و برای آنها نمودارهایی رسم شد. با مقایسه ی نتایج بدست آمده، ضخامت بهینه را برای قطعات تعیین کردیم و در نهایت نتیجه ی به دست آمده از کار آزمایشگاهی را با نتیجه ی شبیه سازی مقایسه کردیم. همان-طور که در شبیه سازی یک قله ی بازدهی در اطراف ضخامت 40 نانومتر برای لایه ی میانگیر تزریق کننده ی حفره برآورد شد، نتایج تجربی نیز این مطلب را تأیید کردند. البته با این تفاوت که در نتایج تجربی قله ی بازدهی در اطراف ضخامت 35 نانومتر برای لایه ی میانگیر تزریق کننده ی حفره به دست آمد. در پایان با انجام آزمایشی دیگر سعی کردیم ولتاژ آستانه ی کار دیود را کاهش دهیم. به این منظور از به کار بردن متناوب لایه ی moo3/npb و ایجاد یک چاه کوانتومی سه گانه به عنوان لایه ی میانگیر برای تزریق حفره، ولتاژ راه انداز را به میزان چشمگیری کاهش دادیم. طبق نتایج به دست آمده ولتاژ آستانه با به کار بردن این روش از حدود 10 ولت به 4/5 ولت رسید که در نوع خود بسیار حایز اهمیت است.