Simulation of OLEDs

ABSTRACT

Organic light-emitting diodes (OLEDs) rely on the use of functional materials with suitable energy levels and mobilities for selective charge carrier injection and transport of one species only at the respective electrode. Until recently, however, the dipolar nature of many organic semiconductors has been largely ignored in this context. In particular, electron transports layers (ETLs) often exhibit spontaneous orientation polarization leading to interfacial charges that modify the electrical potential landscape inside a hetero-layer device. Here we demonstrate that the effect of polar ETLs can be simulated using the well-established Poisson and drift-diffusion formalism, if these interfacial charges are taken into account. Impedance spectroscopy is used in order to validate our approach and to characterize the polarity of the material. Finally, simulations allow to quantify the impact of polar ETLs on device performance.

INTRODUCTION

OLED technology is gaining ground as next generation device for display and lighting applications. For mobile devices in display and lighting, the power efficiency is one of the most important parameters. Several paths are followed in order to increase the efficiency of OLEDs: both optical (like light scattering for lighting applications ) and electrical, for example using highly conductive hole transport layers (HTLs) and electron transport layers (ETLs) in order to decrease the operation voltage of the device. ETL materials often show a non-zero permanent molecular dipole moment. This behavior has been found in the two most common ETL materials, Tris(8-hydroxyquinolinato) aluminium (Alq3) and 4,7-diphenyl- 1,10-phenanthroline (BPhen) , and also in many others, as listed in Ref. . When deposited in a thin film stack configuration, the polar ETL molecules do not arrange fully randomly, they have a slightly preferable orientation which effectively leads to a layer with a positive sheet charge density on one side and a negative one on the other side (see Fig. 1). The origin of this non-random orientation is however still not clear. So far, only experimental studies have been performed to investigate the impact of the polarity on the device operation, and only compact models based on equivalent circuits have been proposed to simulate such devices.

چکیده

دیودهای ارگانیک (OLEDs) به استفاده از مواد کاربردی با سطوح انرژی مناسب و توانایی برای جذب حامل بار انتخابی و حمل یک گونه تنها در الکترود مربوطه متکی هستند. با این حال تا همین اواخر، طبیعت دو قطبی بسیاری از نیمه هادی های آلی در این زمینه نادیده گرفته شده است. به طور خاص، لایه های انتقال الکترون (ETL) اغلب قطبی شدن جهت خود به خودی خود را نشان می دهد که منجر به اتلاف هزینه های رابطی می شود که چشم انداز پتانسیل الکتریکی را درون یک دستگاه هشت لایه تغییر می دهد. در اینجا ما نشان می دهیم که اثر ETL های قطبی را می توان با استفاده از آرایش صحیح پواسون و رسوب ریزی افتراق، در صورت اتخاذ این اتهامات محاسباتی، شبیه سازی کرد. طیف سنجی امپدانس به منظور اعتبار رویکرد ما و مشخص کردن قطبیت مواد استفاده می شود. در نهایت، شبیه سازی ها می توانند تاثیرات ETL های قطبی را بر عملکرد دستگاه اندازه گیری کنند.

مقدمه

تکنولوژی OLED به عنوان دستگاه نسل بعدی برای برنامه های کاربردی نمایش و نورپردازی به دست می آید. برای دستگاه های تلفن همراه در صفحه نمایش و روشنایی، بازده قدرت یکی از مهمترین پارامترهاست. برای افزایش کارایی OLED ها، مسیرهای متعددی دنبال می شود: هر دو نوری (مانند پراکندگی نور برای برنامه های کاربردی نورپردازی) و الکتریکی، به عنوان مثال با استفاده از لایه های حمل بار سوراخ (HTL) و لایه های انتقال الکترون (ETL) به منظور کاهش عملیات ولتاژ دستگاه مواد ETL اغلب یک لحظه دو قطبی مولکولی غیر صفر را نشان می دهند. این رفتار در دو مورد شایع ترین مواد ETL، آلومینیوم Tris (8-hydroxyquinolinato) آلومینیوم (Alq3) و 4،7-Difenyl-1،10-phenanthroline (BPhen) و همچنین در بسیاری دیگر، همانطور که در Ref. . هنگامی که در پیکربندی پشته فیلم نازک قرار می گیرد، مولکول های قطبی ETL کاملا به صورت تصادفی مرتب نمی شوند، آنها دارای جهت گیری کمی ترجیح داده می شوند که به طور موثر منجر به یک لایه با تراکم شارژ ورق مثبت در یک طرف و یک طرف منفی در طرف دیگر (see عکس. 1). منشاء این گرایش غیر تصادفی هنوز مشخص نیست. تا کنون تنها مطالعات تجربی برای بررسی تاثیر قطبیت بر عملکرد دستگاه انجام شده است و تنها مدل های جمع و جور مبتنی بر مدارهای معادل برای شبیه سازی چنین دستگاه هایی پیشنهاد شده است.

Year: 2016

Publisher : ELSEVIER

By : S. Altazin , S. Züfle , E. Knapp , C. Kirsch , T.D. Schmidt , L. Jager €, Y. Noguchi ,W. Brütting , B. Ruhstaller

File Information: English Language/ 6 Page / size: 960 KB

Download

سال : 1394

ناشر : ELSEVIER

کاری از : S. Altazin، S. Züfle، E. Knapp، C. Kirsch، T.D. Schmidt، L. Jager €، Y. Noguchi، W. Brütting، B. Ruhstaller

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 6 صفحه / حجم : KB 960

لینک دانلود