Organic Opto-Electronics

Organic light-emitting devices (OLEDs) have attracted a great deal of attention due to their potential use in lighting as well as future panel display applications. The basic structure of an OLED consists of a stack of two or more thin organic layers with a total thickness of about 1000 Ǻ sandwiched between a transparent anode and a metallic cathode.

The organic layers consist of a hole transporting layer (HTL), an emissive layer containing a dopant and a host material, and an electron transporting layer (ETL). When a potential is applied, the injected positive and negative charges recombine in the emissive layer to produce light (electroluminescence). Particular structures of the organic layers and the choice of anode and cathode should be considered to highly maximize the recombination process in the emissive layer, thus maximizing the light output from the OLED device.
Organic light emitting diodes are an emerging display technology that promise cheap, flexible, vibrant and diverse displays. Information display panels and television screens can be implemented in ways never before imagined. Traditional displays, utilizing CRT, LCD and plasma technology all have significant limitations that prohibit their use in one way or another. Organic light emitting diodes (OLEDs) are comprised of a thin layer of light emitting organic material sandwiched between two electrical contacts. Because the material itself is emitting coloured light (and not filtering out white light to give the appearance of colour, as is the case with LCDs) the displays appear vibrant, rich, detailed and have excellent viewing angle.

دیود نور گسیل آلی (OLED)

دیودهای نور گسیل آلی قطعات الکترونی بر مبنای مواد هیدروکربنی هستند که با اعمال ولتاژ به آن‌ها از خود نور ساطع می‌کنند. این ادوات لایه‌نازک جدید به علت مزایای متعدد مانند بازده بالا، کیفیت نور عالی و سادگی ساختار به‌عنوان رقیب جدی فن‌آوری بلورهای مایع در صنعت نمایشگرها و رقیب جدی فن‌آوری لامپ‌های فلورسانس در صنایع روشنایی به‌حساب می‌آیند. گفته می‌شود که هم‌اکنون بیش از 95 درصد صنعت انواع نمایشگرها در اختیار کشورهای آسیای شرقی است و به علت پیش تاز بودن این کشورها امکان رقابت درزمینه ساخت تجاری نمایشگرها جدید توسط دیگر کشورها به‌سادگی وجود ندارد. درنتیجه انجام هرگونه تحقیقی در زمینه ساخت نمایشگرها تنها می‌تواند از جنبه علمی و در اختیار داشتن فن‌آوری و شاید تأمین بخش کوچکی از بازار داخلی دارای اهمیت باشد. در بیشتر کشورهای دنیا برنامه مدونی برای توسعه لامپ‌های دیود آلی به‌عنوان لامپ‌های روشنایی به اجرا درآمده است. در آمریکا، اروپا، چین، ژاپن، تایوان و… پروژه‌های متعددی درزمینه دیودهای آلی اجراشده است و هم‌اکنون تولید و فروش لامپ‌های دیودهای آلی آغازشده است. در کشور ما نیز می‌بایست در زمینه ساخت دیودهای آلی تحقیقات دامنه‌داری صورت پذیرد. با توجه به اینکه ساخت دیودهای آلی برای کاربردهای روشنایی دارای پیچیدگی کمتری نسبت به ساخت مجموعه‌ای از دیودهای آلی به‌صورت نمایشگر هست.

ساخت نمونه‌های اولیه دیودهای نور گسیل آلی برای اولین بار در کشور در آزمایشگاه فوتونیک مواد آلی و پلیمرهای پژوهشکده لیزر دانشگاه شهید بهشتی صورت گرفت. آزمایشگاه فوتونیک مواد آلی و پلیمرها طی یک دهه فعالیت خود در زمینه دیودهای نور گسیل آلی توانسته با مشارکت گروه‌هایی نظیر گروه شیمی و پلیمر و استفاده از مواد سنتزی علاوه بر تولید و ساخت دیودهای نوری با رنگ‌ها و بازدهی‌های مختلف، همچنین به بررسی موضوعات روز در زمینه ساخت دیودهای نوری نظیر کنترل تزریق الکترون و حفره و افزایش نرخ بازترکیب الکترون و حفره و هم‌چنین در زمینه ساخت الکترودهای شفاف برای استفاده در دیودهای نورگسیل بپردازد. در آزمایشگاه فوتونیک مواد آلی و پلیمرها نیز طی سالیان گذشته فعالیت‌هایی در همین زمینه و استفاده از مواد پلیمری صورت گرفته است که به تعدادی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.

 

  • بررسی و ساخت دیود آلی نور گسیل تک لایه آمیخته با رنگینه

توسط فرید فرج اللهی. در این پایان‌نامه به بررسی دیودهای نور گسیل تک لایه پرداخته‌اند که لایه فعال این دیودها از ترکیب رنگینه‌ها و پلیمرهای مزدوج مثل MEH PPV استفاده ‌شده است و خواص الکتریکی و نوری قطعه در حالت‌های بهینه مورد بررسی قرارگرفته است.

  • بررسی افزودن مواد فسفرسانس در عملکرد دیودهای نور گسیل آلی:

دستیابی به دیودهای نور گسیل آلی با کنترل کیفیت رنگی در کمپلکس‌های فلزی با روش لایه نشانی تک بوته‌ای نوین.

توسط آقای جانقوری. در این رساله با حل کردن محیط میزبان و میهمان در یک حلال مشترک و تبخیر همزمان آن‌ها با استفاده از منبع تبخیر تک بوته‌ای توسعه داده ‌شده است. کاهش ولتاژ کاری، افزایش روشنایی، شعاع انتقال انرژی فورستر کم و آسان بودن لایه نشانی با این روش، تشکیل فیلم باکیفیت بهتر برای ساخت‌های بزرگ‌تر از مزایای این روش هست.

  • ساخت و بررسی الکترود شفاف آند با استفاده از صفحات گرافن جهت استفاده در دیودهای نور گسیل آلی

توسط آقای مسعود اله بخشی و اسکندری . در این بخش از الکترود گرافنی که با استفاده از روش شیمیایی و حرارتی، ساخته شد، جایگزین ITO به‌عنوان آند در دیود نورگسیل آلی به کار گرفته‌اند.

البته گروه‌های تحقیقاتی دیگری نیز در این زمینه فعالیت می‌کنند. گروه OLED دانشگاه خواجه نصیر درزمینه ی پیکسل بندی سطح نمایشگر و نحوه کنترل ولتاژ در شکل‌گیری تصویر طی چند سال گذشته در حال فعالیت است و پیشرفت‌های ارزشمندی نیز در این زمینه داشته است. همچنین گروه‌های تحقیقاتی جدیدی در دانشگاه مالک اشتر، دانشگاه اصفهان و دانشگاه یزد شکل‌گرفته است. با افزایش علاقه‌مندی‌ها درزمینه ی نور گسیلی از مواد نیمه‌رسانای آلی و اهمیت این مواد در تولید لامپ‌های فوق کم‌مصرف OLED گروه‌های دانشگاهی دیگری نیز با تخصص شیمی در زمینه سنتز مواد فعالیت خود را آغاز نمودند. در حال حاضر گروه OLED آزمایشگاه فوتونیک مواد آلی و پلیمرها با شناسایی و ارتباط با گروه‌های فعال دانشگاهی توانسته همکاری‌های علمی را در این زمینه ارتقاء دهد.
——————-

Organic solar cells

با توجه به تجربة بیش از یک دهه فعالیت آزمایشگاه فوتونیک مواد آلی و پلیمرها در زمینة ساخت و بررسی دیودهای نورگسیل آلی و همچنین درنظر گرفتن تشابه مکانیزم عملکرد سلولهای خورشیدی با ساختارهای OLED، مطالعه و ساخت سلولهای خورشیدی برپایة مواد آلی به تازگی در این آزمایشگاه آغاز شده است که امید می‌رود با بهره‌گیری از پیشینة ارزشمند تئوری و تجربی موجود در زمینة مفاهیم انتقال بار، نقش لایه‌های نازک و در نظرگرفتن پارامترهای تأثیر‌گذار بر اینگونه ساختارها بتوان در کوتاه مدت، نتایج قابل قبولی به‌دست آورد.