OLEDs die Displays der Zukunft - Uploadarea.de
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Nanotechnologie zum Anfassen :<strong>OLEDs</strong> – <strong>die</strong> <strong>Displays</strong> <strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Zukunft</strong>Workshop:Herstellung einer Easy-OLEDSicherheitshinweiseEs sind keine Gefahrenstoffhinweise für Superyellow ® und Galinstan ® bekannt.Die Polymerlösung ist in Toluol gelöst, weshalb das Aufschleu<strong><strong>de</strong>r</strong>n („Spincoating“) unter <strong>de</strong>m Abzugstattfin<strong>de</strong>n muss. Der Spritzschutz sollte stets festgehalten wer<strong>de</strong>n. Er schützt nicht nur vorFarbspritzern, son<strong><strong>de</strong>r</strong>n fängt auch das rotieren<strong>de</strong> Glas ab, sollte es sich während <strong>de</strong>sSchleu<strong><strong>de</strong>r</strong>vorgangs vom Klebeband lösen. Beim Spincoating stets eine Schutzbrille tragen!Legen Sie <strong>die</strong> Arbeitsfläche mit Zeitungspapier aus, bevor Sie mit Galinstan ® arbeiten.Galinstan ® reste sollten so gut wie möglich mit einer separaten Spritze aufgesaugt wer<strong>de</strong>n.Flecken <strong><strong>de</strong>r</strong> Legierung lassen sich am besten mit einer Seifenlösung und einem Haushaltsschwammentfernen.Materialien pro Arbeitsplatz: ITO-Glas doppelseitiges Klebeband selbstkleben<strong>de</strong> Kupferfolie Klarsicht-Klebefilm Galinstan ® spritze (Geratherm) Spannungsquelle (DC) o<strong><strong>de</strong>r</strong> 9VBatterie Multimeter mit Kabel Kabel mit Krokodilklemmen ZellstofftuchMaterialien im Abzug (Spincoaten):1 mL EinwegspritzeSpincoater (3000 1/min)Stativmaterial (für Bohrmaschine)PET-Flasche zurechtgeschnitten alsSpritzschutzSuperyellow ® -Lösung(Merck KgaA)Aceton zum ReinigenBezugsquelle <strong><strong>de</strong>r</strong> Chemikalien: gaertig@uni-wuppertal.<strong>de</strong> / a.banerji@uni-wuppertal.<strong>de</strong>©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp
3) Vorbereiten <strong><strong>de</strong>r</strong> Katho<strong>de</strong>n-Schicht:Verkleben Sie drei Streifen doppelseitigesKlebeband (ca. 3,5 cm x 2,5 cm) miteinan<strong><strong>de</strong>r</strong>und stanzen Sie drei Löcher mit Hilfe einesLochers in <strong>die</strong> Schicht (Hinweis: befeuchtenSie <strong>die</strong> Bolzen mit Aceton).Bringen Sie das Klebeband auf <strong>die</strong> Superyellow® schicht auf, entfernen Sie nicht <strong>die</strong>zweite Schutzfolie.Bringen Sie nun drei schmale StreifenKupferfolien als Zuleitungen so an, dass einEn<strong>de</strong> gera<strong>de</strong> in das Loch hineinragt, währenddas an<strong><strong>de</strong>r</strong>e En<strong>de</strong> zur Glaskante hinabgeknickt wird (Abb. 4).Überkleben Sie alle drei Löcher mit einemStück Klebefilm, sodass drei geschlosseneHohlräume gebil<strong>de</strong>t wer<strong>de</strong>n.Drücken Sie <strong>de</strong>n Klebefilm fest an, ohne <strong>die</strong>Hohlräume einzudrücken.Abb.4:Klebebandschicht undKupferzuleitungen4) Injektion <strong>de</strong>s Galinstans:Achtung! Im Folgen<strong>de</strong>n dürfen Sie mit <strong><strong>de</strong>r</strong>Kanüle auf keinen Fall <strong>die</strong> Superyellow ® -schicht verletzen.Stechen Sie mit <strong><strong>de</strong>r</strong> Galinstan ® spritzevorsichtig an <strong>de</strong>n Lochkanten ein und füllenSie <strong>die</strong> drei Hohlräume maximal mit <strong><strong>de</strong>r</strong>Legierung aus (Abb. 5, 6).Eventuell austreten<strong>de</strong>s Galinstan ® können Sievorsichtig in <strong>die</strong> Spritze wie<strong><strong>de</strong>r</strong> aufsaugen.Überkleben Sie anschließend <strong>die</strong> Einstichstellenmit Klebefilm, drücken Sie nicht zufest an, da ansonsten Galinstan ® austretenkönnteAbb.6: Rückseite <strong><strong>de</strong>r</strong> OLED nach Injektionvon Galinstan ®Abb.5: Injektion von Galinstan©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp
5) Anschluss <strong><strong>de</strong>r</strong> OLED und Aufnahmeeiner Strom/Spannungs-Kurve:Schließen Sie mithilfe einer Krokodilklemme<strong>de</strong>n Pluspol <strong><strong>de</strong>r</strong> Spannungsquelle an dasfreiliegen<strong>de</strong> ITO-Glas an. Verbin<strong>de</strong>n Sie dasMultimeter mit <strong>de</strong>m Minuspol <strong><strong>de</strong>r</strong>Spannungsquelle und regulieren Sie <strong>die</strong>Spannung auf 2,0 V. Stellen Sie dasMultimeter auf DC-Stromstärkemessung ein(Messbereich Milliampere) und verbin<strong>de</strong>n Siees nacheinan<strong><strong>de</strong>r</strong> mit <strong>de</strong>n dreiKupferzuleitungen <strong><strong>de</strong>r</strong> OLED (Abb. 7)Verdunkeln Sie <strong>de</strong>n Raum und messen Sie in1V-Schritten <strong>de</strong>n Stromdurchfluss durch ihredrei Emissionskreise. Notieren Sie <strong>die</strong> Wertein <strong>die</strong> Tabelle und kategorisieren Sie dasLeuchten symbolisch:Abb.7: Schaltkreis- keine Lumineszenzo schwache Lumineszenzoo mittlere Lumineszenz+ gute Lumineszenz++ sehr gute LumineszenzDie stärkste Lumineszenz wird für gewöhnlichzwischen 8-9 V beobachtet (Abb. 8). Been<strong>de</strong>nSie <strong>die</strong> Messung bei 12 V und bauen Sie <strong>die</strong>OLED ab.Abb.8: OLED bei 9VSpannung U 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 V 11 V 12 VStromstärke I 1Stromstärke I 2Stromstärke I 36) Abbau <strong><strong>de</strong>r</strong> OLED:Entfernen Sie das abschließen<strong>de</strong> Stück Klebefilm und wischen Sie das Galinstan ® mit einem Tuchraus o<strong><strong>de</strong>r</strong> saugen Sie es mit einer Spritze ab. Es eignet sich aufgrund oxidativen Abbaus nurbedingt zur Wie<strong><strong>de</strong>r</strong>verwertung. Entfernen Sie <strong>die</strong> restlichen Komponenten und waschen Sie dasGlas mit fließen<strong>de</strong>m Wasser und anschließend mit Aceton.©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp
Aufgaben1.) Nachfolgend sehen Sie <strong>die</strong> Struktur <strong>de</strong>s Copolymers Superyellow ® . Ein Copolymer ist einPolymer, welches aus verschie<strong>de</strong>nen Monomeren besteht, <strong>die</strong> in bestimmtenZahlenverhältnissen (x:y:z) im Polymermolekül auftreten.a. Markieren Sie im Superyellow ® -Molekül das konjugierte Grundgerüst (Rückgrat)gelb.b. Markieren Sie Substituenten, <strong>die</strong> das mesomere Grundsystem vergrößern, grün.c. Markieren sie alle an<strong><strong>de</strong>r</strong>en Substituenten rot. Welche Funktion erfüllen <strong>die</strong>se wohlhauptsächlich?2.) Die mittlere molare Masse eines Superyellow®-Moleküls beträgt etwa 2.000.000 g/mol.Berechnen Sie, wie viele Repetiereinheiten im Mittel pro Polymermolekül vorkommen unter<strong><strong>de</strong>r</strong> Annahme, dass das Monomerverhältnis x:y:z 1:1:1 beträgt.3.) Die untere Abbildung zeigt im oberen Teil im Energiemo<strong>de</strong>ll und im unteren Teil imStrukturmo<strong>de</strong>ll <strong>de</strong>n Aufbau <strong><strong>de</strong>r</strong> Eigenbau-OLED.a. Ordnen Sie <strong>die</strong> Nummern <strong><strong>de</strong>r</strong> mit Pfeilen dargestellten Vorgänge <strong>de</strong>n folgen<strong>de</strong>nBegriffen zu:___ Elektronen-Hopping ___ Loch-Injektion ___ Elektronen-Injektion ___Loch-Hoppingb. Bei umgekehrter Polung <strong><strong>de</strong>r</strong> OLED wäre ITO <strong>die</strong> Katho<strong>de</strong> und Galinstan ® <strong>die</strong> Ano<strong>de</strong>.Die Lochinjektion wür<strong>de</strong> dann vom Galinstan ® aus erfolgen, während <strong>die</strong>Elektroneninjektion vom ITO aus erfolgte. Begrün<strong>de</strong>n Sie, wieso <strong>die</strong> OLED bei verkehrterPolung nicht funktionieren kann.Literaturhinweis:Theoretischen Grundlagen zur Elektrolumineszenzhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ckon.201110164/pdfOnline-Materialien:http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.<strong>de</strong>/material/interactive/in<strong>de</strong>x.htm©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp