Desenvolvimento de diodos orgânicos emissores de luz por blade coating. - Hamanaka, Viviane Nogueira (2020)
Diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) tem sido amplamente utilizados em displays e fontes de iluminação em diversos produtos comerciais. Estes são em geral fabricados por métodos de deposição física em fase vapor (PVD) de pequenas moléculas orgânicas que requerem a utilização de câmaras de vácuo, e apresentam custo elevado e baixo rendimento. Deste modo, tem-se buscado o desenvolvimento de métodos de deposição de materiais orgânicos em solução. O método de blade coating, que consiste na formação de um menisco entre a solução, a lâmina e o substrato seguido de seu arraste resultando na deposição de um filme fino de material sobre uma superfície, apresenta-se como uma alternativa promissora para a deposição das camadas de materiais orgânicos. Não só em OLEDs mas, em outros tipos de dispositivos eletrônicos orgânicos como células solares orgânicas e transistores de filme fino. Neste trabalho foram desenvolvidos dois sistemas automatizados de deposição de filmes finos por blade coating. Um com duas fontes de energia térmica de modo a promover a rápida remoção do solvente, e outro com dimensões compactas que pode ser facilmente inserido e utilizado dentro de ambiente inerte de uma glovebox. Estes sistemas foram utilizados com sucesso na obtenção de filmes finos de espessura nanométrica de materiais semicondutores orgânicos comumente utilizados como camada injetora de buracos (HIL), camada transportadora de buracos (HTL) e camada emissiva (EML) em dispositivos OLED. Filmes finos de PEDOT:PSS depositados por blade coating apresentaram boa uniformidade e baixa rugosidade, similar aos filmes obtidos por spin coating. OLEDs com HIL de PEDOT:PSS depositada por ambos os métodos apresentaram eficiência e tempo de vida similares. Porém, o método de blade coating apresentou como vantagens a eliminação da etapa de tratamento de superfície dos substratos de vidro-ITO com plasma RIE de O2 e a utilização de um volume de solução 15 vezes menor do que o volume necessário para a deposição por spin coating. A influência dos métodos de deposição nas camadas HTL e EML também foi investigada. Medidas de fotoluminescência resolvida do tempo (TrPL) mostraram que os filmes obtidos por blade coating apresentam maior tempo de vida do éxciton do que os filmes obtidos por spin coating, indicando que a técnica de blade coating produz filmes com morfologias mais uniformes e com menos agregados. O dispositivo OLED com EML de CPB:Ir(ppy)3 depositada por blade coating apresentou valores mais altos de eficiência quântica externa (EQE = 8,6% em 20 mA/cm2) do que o OLED com a EML depositada por spin coating (6,4%). Além disso, o dispositivo obtido por blade coating apresentou uma redução da intensidade do pico de emissão de eletroluminescência (~510 nm) em cerca de 52% do seu valor inicial após 20 min. de stress elétrico, enquanto que para o dispostivo obtido por spin coating a redução observada foi de 74%. A maior eficiência e o maior tempo de vida dos dispositivos obtidos por blade coating é provavelmente resultado de uma morfologia de filme mais uniforme ou menos agregada. Essas descobertas demonstram que a técnica de blade coating é promissora para a fabricação de OLEDs e outros tipos de dispositivos eletrônicos orgânicos baseados em solução mais eficientes e com maior tempo de vida.