Los dispositivos optoelectrónicos orgánicos, como los diodos emisores de luz orgánicos (OLED), utilizan moléculas con estructuras específicas dispuestas en películas delgadas. Además, la disposición de estas moléculas en cualquier superficie es crucial para diversos procesos que ocurren dentro de estos dispositivos.
Esta disposición está guiada por dos factores principales:la velocidad de deposición (la velocidad con la que se colocan las moléculas) y la temperatura de la superficie. Tasas de deposición más lentas y temperaturas más altas facilitan la disposición adecuada, lo que da como resultado estructuras más estables. Encontrar la escala de tiempo adecuada para este proceso también es fundamental, y los investigadores ahora están buscando formas de controlar estos factores para lograr una disposición molecular óptima en las superficies.
En un estudio reciente, un equipo de Japón dirigido por el Prof. Hisao Ishii de la Escuela de Graduados en Ciencias e Ingeniería y el Centro de Ciencias Fronterizas de la Universidad de Chiba, junto con Masahiro Ohara de la Universidad de Chiba y el Dr. Yuya Tanaka de la Escuela de Graduados de Science and Technology de la Universidad de Gunma, ha introducido un nuevo método de deposición que logra una disposición molecular adecuada.
Su artículo está publicado en ACS Applied Materials and Interfaces . "Cuando se depositan moléculas orgánicas mediante deposición al vacío, la orientación de las moléculas cambia con el tiempo al pausar la deposición. Además, al cambiar las condiciones de deposición, es posible invertir la orientación tanto de la cabeza como de la cola de las moléculas. ", explica el profesor Ishii.
En su estudio, el equipo encontró una forma simple pero ingeniosa de controlar la orientación de las moléculas depositadas en películas delgadas que contienen aluminio y benceno, denominadas Alq3. y TPBi, respectivamente. Utilizaron un método llamado "deposición intermitente", que introduce interrupciones durante el proceso de deposición, y desarrollaron una versión actualizada de una herramienta llamada "sonda rotatoria Kelvin" (RKP). Esto se utilizó para medir el potencial superficial (voltaje en la superficie del material) durante y después de la deposición en tiempo real.
Al abrir y cerrar repetidamente el obturador de deposición a intervalos específicos, los investigadores pudieron cambiar la polarización (la distribución de cargas), influyendo en cómo se orientaban las moléculas en las películas.
El nuevo enfoque de deposición intermitente creó una capa superficial relajada y estable con polarización controlable. El estudio también reveló cómo la relajación de la superficie afectó la orientación molecular y la formación de un valle potencial (con forma de "V"). De hecho, este método de deposición permite la creación de un perfil potencial arbitrario para las orientaciones moleculares deseadas en la película delgada de interés.
En términos de aplicaciones, esta técnica de deposición intermitente puede mejorar la efectividad y la vida útil de los materiales OLED. Además, también se puede utilizar para moléculas orgánicas no polares, lo que lo hace útil para dispositivos como transistores y células fotovoltaicas orgánicas.
El profesor Ishii dice:"Se espera que este método mejore aún más la eficiencia y la vida útil de los OLED. Más allá de los OLED, también promueve el desarrollo de otros dispositivos orgánicos, como los dispositivos de memoria orgánica. Por lo tanto, reemplazar los dispositivos inorgánicos convencionales por dispositivos orgánicos hará que Dispositivos ligeros y flexibles disponibles."
En resumen, este estudio explora los procesos de relajación que impactan la orientación de las moléculas en la superficie de películas orgánicas delgadas y utiliza la deposición intermitente para crear una capa superficial estable de manera efectiva. Además, se desarrolló una herramienta RKP para analizar los cambios en el potencial de la superficie a lo largo del tiempo. Se espera que el método de deposición propuesto funcione con varias moléculas orgánicas (no solo las polares) y podría allanar el camino para la mejora de los dispositivos orgánicos existentes y el desarrollo de otros nuevos.
Más información: Masahiro Ohara et al, Impacto de la deposición intermitente en la polarización de orientación espontánea de películas orgánicas amorfas revelada por la sonda Kelvin rotatoria, Interfaces y materiales aplicados ACS (2023). DOI:10.1021/acsami.3c12914
Información de la revista: Interfaces y materiales aplicados de ACS
Proporcionado por la Universidad de Chiba
