Secundair overdragende grafeenelektrode voor stabiele FOLED

Resultaten en discussies

Om de kwaliteit van het verkregen grafeen te bepalen, hebben we optische microscooptest en Raman-metingen uitgevoerd. Figuur 2a toont de optische microscoopkaart van grafeen op Cu-folie. De koperkorrels met een grootte van 50-200 m en de scheuren werden duidelijk waargenomen na gloeien bij hoge temperatuur. Uit de doorsnede van de oppervlaktemorfologie kan worden gezien dat punt 1-4 de korrelgrens in scheurvorm was en ze veranderden in scherpe rimpels nadat grafeen door borrelen was overgebracht op HRA/PET; zoals getoond in Fig. 2b, gaf de inzetkaart de driedimensionale morfologie van de scherpe rimpels waarvan de hoogte honderden nanometers kan bereiken. Figuur 2c toont de Raman-spectra van het grafeen dat is overgebracht van Cu-folies naar SiO₂ /Si, een dubbelfrequente Nd:YAG-laser (532 nm) als excitatiebron. G-band veroorzaakt door de trilling in het vlak van sp ² koolstofatomen met een piekpositie ~ 1590 cm ⁻¹ , en de G' is afkomstig van twee-phonon dubbele resonantie Raman-proces met een piekpositie ~ 2686 cm ⁻¹ . Hier is de intensiteitsverhouding van de G'-band tot de G-band (I _G' /Ik _G ) was 1,75 ±  0,015 (gedetailleerde gegevens zijn te vinden in aanvullend bestand 1:figuur S1), wat illustreerde dat het meeste van grafeen dat we hebben bereid SLG was [29]. Verder is de intensiteitsverhouding van D-band tot G-band (I _D /Ik _G ) kwantificeerde de structurele defecten en aandoeningen van grafeen; de waarde was slechts ~ -0,065, wat de hoge kwaliteit van de voorbereide SLG illustreert [30].

Driedimensionale laser confocale microscoopkaart van a grafeen op Cu-folie en b grafeen op HRA/PET. c Raman-spectra van het grafeen overgebracht van Cu-folies naar SiO₂ /Si

We hebben verder nauwkeurig de hoogte van scherpe rimpels en de veranderingen van oppervlaktemorfologie en foto-elektrische eigenschappen voor en na de secundaire overdracht onderzocht. Figuur 3a1–a4 toont de optische microscoop en AFM-meting van SLG op HRA/PET; zoals eerder vermeld, repliceerde grafeen de oppervlaktemorfologie van koperfolie, de korrelgrensscheuren werden de scherpe rimpels zoals getoond in lokaal vergrote figuur 3a2. Sectiehoogte van driedimensionaal AFM-beeld van punt 1-3 laat zien dat de hoogte van scherpe rimpels op SLG ~ -300 nm kan bereiken, wat schadelijk was voor stabiele FOLED. Figuur 3b1–b4 toont de SLG-film op NOA63; na de secundaire overdracht werden de scherpe rimpels op het grafeen bijna symmetrisch en niet-destructief in "Valley" -vorm teruggebracht, dus de tweede overdracht kan eigenlijk worden gezien als een spiegelomkering van de oppervlaktetopografie van grafeen, zoals punt 1-3 liet zien in afb. 3c. Figuur 4a toont de kaarten en de histogramverdeling van de plaatweerstand gemeten vanaf 36 punten van 20 mm × 20 mm SLG op HRA/PET en NOA63; de bladweerstand van grafeenfilm werd gemeten met de Van der Pauw-techniek, die werd uitgevoerd door een vierpuntssonde-apparatuur aangesloten op een bronmeter (Keithley 2400) onder omgevingsomstandigheden, de nauwkeurigheid is 0,1 Ω/sq. Zoals waargenomen, werd het gebied dat overeenkomt met slechte elektrische eigenschappen toegeschreven aan het niet-nauw contact tussen HRA en grafeen, waar de grafeenfilms vatbaar waren voor gaten of vouwen vanwege een gebrek aan ondersteund substraat. Er was echter bijna geen verandering in de verdeling van de bladweerstand voor en na de secundaire overdracht, zoals de inzetkaarten lieten zien, en de gemiddelde bladweerstandswaarden van beide waren geconcentreerd op ongeveer 360 Ω/sq. zoals gezien door Gauss-paslijnen; dit was voornamelijk toe te schrijven aan de sterke hechting van NOA63. Figuur 4b toont de transmissiespectra van SLG, SLG/HRA/PET en SLG/NOA63 in het zichtbare gebied; de dikte van HRA / PET en NOA63 waren beide ongeveer 150 m voor vergelijkingsdoeleinden die werden gemeten met een diktemeter (CHY-CA, Labthink International, Inc., China). De optische transmissie ervan was respectievelijk 96,6%, 88,1% en 90,8% bij 550 nm. Het is te zien dat NOA63 een hogere transmissie heeft dan PET/HRA, wat gunstig was voor de lichtextractie van FOLED.

a1 Tweedimensionale plattegronden van grafeen op HRA/PET. a2 Lokaal vergrote driedimensionale weergave van a1 . a3, a4 Driedimensionaal AFM-beeld en de bijbehorende tweedimensionale kaart van grafeen op HRA/PET. b1 Tweedimensionale plattegronden van grafeen op NOA63. b2 Lokaal vergrote driedimensionale weergave van b1 . b3 , b4 Driedimensionaal AFM-beeld en de bijbehorende tweedimensionale kaart van grafeen op NOA63. c Sectiehoogte van AFM van punt 1–6

een Histogram en ruimtelijke verdeling van de bladweerstand van de SLG-monsters op HRA/PET en NOA63 (afmetingen 20 mm × 20 mm). b Doorlaatbaarheid van SLG, SLG/HRA/PET en SLG/NOA63 in zichtbaar gebied; de dikte van HRA/PET en NOA63 zijn beide ongeveer 150 m

We fabriceren de FOLED's als een gerichte toepassing om de effectiviteit van onze secundaire overdrachtsvooruitgang te onderzoeken, waarbij het grafeen als een anode fungeert. Figuur 5a gaf een diagram van de apparaatstructuur van de FOLED, waarin 10 nm Hat-CN werd gebruikt als gatinjectielaag, 40 nm TAPC de gattransportlaag was, 30 nm CBP gedoteerd met 10% PO-01 was lichtemitterende laag, 30 nm TPBI was een elektronentransportlaag, terwijl 1 nm Liq en 100 nm Al als kathode werden gebruikt. Gezien de afstemming van het energieniveau op de grafeeninterface, hebben we ook 50 nm PEDOT:PSS geïntroduceerd met de toevoeging van 3 gew.% DMSO als de gemodificeerde laag. Aan de ene kant was PEDOT:PSS vloeibaar voordat de film werd gevormd en maakte het oppervlak van SLG-film glad door een deel van de "Valley" te vullen. Aan de andere kant verminderde het ook de barrièrehoogte tussen grafeen en gatentransportlaag, zoals te zien is in figuur 5b. De werkfunctie van SLG was 4,8 eV, gemeten door het Kelvin-sondesysteem, het gat moet 0,7 eV overschrijden tot de laagste onbezette moleculaire orbitaal (LUMO) van Hat-CN, terwijl het slechts 0,4 eV hoeft te overwinnen om de hoogste bezette moleculaire orbitaal te bereiken ( HOMO) van PEDOT:PSS; er was geen twijfel dat het de injectie van gaten gemakkelijker maakte.

een Schematische apparaatstructuur van de FOLED. b Werkfunctie van SLG en HOMO/LUMO energieniveau van de FOLED componenten. Apparaatkenmerken van D1 (gebaseerd op SLG/HRA/PET), D2 (gebaseerd op SLG/NOA63) en D3 (gebaseerd op PEDOT:PSS/SLG/NOA63). c J-V-L kenmerken. d Stroomrendement en energie-efficiëntie-spanningskenmerken. e Foto van de FOLED op basis van SLG/NOA63 (formaat 4 mm × 4,5 mm × 6)

De opto-elektronische kenmerken, inclusief stroomdichtheid-spanning-luminantie (JVL) en stroomefficiëntie-spanning (CE-V) van de FOLED's met/zonder secundair overdragende grafeenelektrodestructuur, worden getoond in Fig. 5c, d voor apparaateenheden D1 ( gebaseerd op SLG/HRA/PET), D2 (gebaseerd op SLG/NOA63) en D3 (gebaseerd op PEDOT:PSS/SLG/NOA63). Zoals we kunnen zien, vertoonde D1 waarin het grafeen dat door de eerste borrelende voortgang werd overgebracht, een significante daling in helderheid en stroomdichtheid bij een spanning van 13 V; zoals eerder vermeld, veroorzaakten de scherpe rimpels op het oppervlak van grafeen kortsluiting in de lokale stroom, waardoor de FOLED niet bestand was tegen een grote stroomdichtheid. Terwijl D2 een stabiele opwaartse trend vertoont, zelfs als de spanning hoog was tot 14,5 V met een luminantie van ~ 15000 cd/m ² , dit werd toegeschreven aan de afname van scherpe rimpels van grafeenfilm na de secundaire overdracht. Bovendien kunnen we zien dat het secundaire overdrachtsproces de prestaties van FOLED bijna niet verminderde door de huidige efficiëntie van D1 en D2 te vergelijken; een reeks repetitieve experimenten ondersteunen deze conclusie ook. We hebben de helderheid en efficiëntie van FOLED verder verbeterd door de gemodificeerde laag PEDOT:PSS te introduceren, zoals de D3 liet zien. De luminantie van de D3 kan oplopen tot 35000 cd/m ² , en het maximale stroomrendement was 16,19 cd/A, wat hoger was dan de D2 van 10,74 cd/A. Dat komt omdat PEDOT:PSS een rol speelde als werkfunctietrap en de geleidbaarheid van de plaat verbeterde. Bovendien maakte het ook het oppervlak van secundair overdragende SLG-film glad door een deel van de "Vallei" te vullen, waardoor de FOLED stabieler werd.