СВІТЛОВИПРОМІНЮВАЛЬНІ СТРУКТУРИ НА ОСНОВІ ТРИХІНОЛІНАТУ АЛЮМІНІЮ (Alq3 ), МОДИФІКОВАНІ НАНОРОЗМІРНИМИ ПЛІВКАМИ ПОХІДНОГО ПІРАЗОЛІНУ ТА ЙОДИДУ МІДІ

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі представлено актуальність теми дисертаційної роботи, зв'язок її з науковими програмами, темами науково-дослідних робіт Національного університету «Львівська політехніка», мета роботи, зазначені об’єкти та предмет дослідження, наукова новизна, практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, апробація роботи, структура та об’єм роботи.

У першому розділі проведено аналіз сучасного стану розвитку органічних світловипромінювальних структур. Розглянуто фізику функціонування, основні фактори, що впливають на світловипромінювальні параметри в ОСВС. Наведено основні типи конструкцій, матеріалів для функціональних шарів структури. На основі проведеного аналізу сучасного стану розвитку органічних світловипромінювальних структур показано, що один із способів підвищення їх світловипромінювальних параметрів, зокрема на основі Alq₃, є модифікування структур допоміжними функціональними шарами. Використання допоміжних дірково-інжекційних та транспортних шарів, зокрема, фталоціанінів металів, похідних трифенилдіамінів, карбазолів, піразолінів суттєво підвищує світловипромінювальні параметри ОСВС. Проте, в основному органічні матеріали для інжекційних та транспортних шарів, характеризуються низькими електрофізичними параметрами (до прикладу, рухливість носіїв заряду органічних матеріалів становить 10^-8- 10^-3 см²/В×с), а також низькою термічною та хімічною стабільністю (T_g<100ºC), що приводить до процесів деградації під дією зовнішніх та внутрішніх факторів. Показано, що перспективними матеріалами для дірково-інжекційних та дірково-транспортних шарів є неорганічні напівпровідники. Основна увага приділяється оксидам металів, однак відсутні відомості про використання інших неорганічних напівпровідників. Введенням замісників в молекулярну структуру органічних матеріалів можливо змінювати їх електрофізичні властивості, зокрема відомо багато модифікацій похідних піразоліну. Проте, не досліджено вплив просторово екранованого фенолу, що володіє антиоксидантними властивостями, на параметри світловипромінювальних структур, зокрема на сповільнення деградаційних процесів. Обґрунтовано вибір методу термовакуумного напилення для формування плівок органічних та неорганічних напівпровідників.

У другому розділі обґрунтовано вибір матеріалів для дірково-інжекційного та дірково-транспортного шарів. Для дослідження вибрано неорганічний напівпровідник CuI та похідний піразоліну HPhP. Оскільки CuI характеризується високою дірковою рухливістю, його використання як дірково-інжекційного шару сприятиме ефективній інжекції дірок у ОСВС. Похідний піразоліну HPhP відрізняється від інших піразолінових похідних тим, що містить замісник екранований фенол у молекулярній структурі, який є антиоксидантом. Наявна лише деяка інформація про використання фенольних домішок в органічних напівпровідникових матеріалах, які забезпечують збереження інтенсивності електролюмінесценції в часі. Тому, використання похідного піразоліну HPhP як дірково-транспортного шару в ОСВС дасть змогу не тільки забезпечити баланс носіїв заряду у світловипромінювальному шарі структури, але й сповільнити деградаційні процеси. Математичним моделюванням показано, що молекули HPhP характеризуються непланарною будовою, що сприяє пониженню ймовірності кристалізації плівок на його основі під час процесу формування плівки методом термовакуумного напилення. Дослідження впливу допоміжних шарів на світловипромінювальні параметри ОСВС нами проводилося на основі базового органічного напівпровідника Alq₃, вибір якого обґрунтований добре вивченими його електрофізичними параметрами: рухливістю носіїв заряду, значення енергій HOMO та LUMO рівнів, технологічні режими формування плівок на його основі. Alq₃ характеризується високим квантовим виходом фотолюмінесценції (f_фл ~ 70%). Значення HOMO рівня для Alq₃ становить 5.7 еВ і є співмірним із значенням HOMO

рівня HPhP та значенням стелі валентної зони CuI, що забезпечить ефективне струмопроходження в модифікованих структурах на його основі.

Для формування багатошарових світловипромінювальних структур проведено дослідження структурних, морфологічних, оптичних параметрів плівок на основі Alq₃. Нанорозмірні плівки Alq₃ (матеріал фірми Sigma-Aldrich LTD) формувалися методом термовакуумного напилення на скляні підкладки з ІТО та на поверхні монокристалічного кремнію кімнатної температури при температурі випаровувача 350±10°С та тиску у вакуумні камері 10^-3 Па. Швидкість осадження становила 0,2-0,4 нм/с. Під час процесу напилення температура підкладок була кімнатною. Товщина плівок Alq₃ становила 50 нм. Товщина плівок визначалася методом лазерної еліпсометрії та методом скануючої електронної мікроскопії на основі світлин сколу кремнію з нанесеними плівками. Спектри поглинання плівок досліджені за допомогою спектрографа Shimadzu UV-2450, а спектри фотолюмінесценції плівок – на флюорометрі CM 2203. Дослідження поверхневого рельєфу плівок органічних напівпровідників проводилося за допомогою атомно-силового мікроскопа (АFМ) Solver P47-PRO в контактному режимі з частотою розгортки 1 Гц з використанням зондового датчика (кантилівера) NSG10-A (радіус кривизни зонда атомно-силового мікроскопу становив 10 нм) та скануючого електронного мікроскопа Hitachi SU-70. Рентгеноструктурний аналіз проводився за допомогою дифрактометра Nano-Calc-2000 із використанням монохромного випромінювання Cu-Kα (λ=1,54 Å)