OLEDs die Displays der Zukunft - Uploadarea.de

Nanotechnologie zum Anfassen :OLEDs – die Displays der ZukunftWorkshop:Herstellung einer Easy-OLEDSicherheitshinweiseEs sind keine Gefahrenstoffhinweise für Superyellow ® und Galinstan ® bekannt.Die Polymerlösung ist in Toluol gelöst, weshalb das Aufschleudern („Spincoating“) unter dem Abzugstattfinden muss. Der Spritzschutz sollte stets festgehalten werden. Er schützt nicht nur vorFarbspritzern, sondern fängt auch das rotierende Glas ab, sollte es sich während desSchleudervorgangs vom Klebeband lösen. Beim Spincoating stets eine Schutzbrille tragen!Legen Sie die Arbeitsfläche mit Zeitungspapier aus, bevor Sie mit Galinstan ® arbeiten.Galinstan ® reste sollten so gut wie möglich mit einer separaten Spritze aufgesaugt werden.Flecken der Legierung lassen sich am besten mit einer Seifenlösung und einem Haushaltsschwammentfernen.Materialien pro Arbeitsplatz: ITO-Glas doppelseitiges Klebeband selbstklebende Kupferfolie Klarsicht-Klebefilm Galinstan ® spritze (Geratherm) Spannungsquelle (DC) oder 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 der Chemikalien: gaertig@uni-wuppertal.de / a.banerji@uni-wuppertal.de©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp

3) Vorbereiten der Kathoden-Schicht:Verkleben Sie drei Streifen doppelseitigesKlebeband (ca. 3,5 cm x 2,5 cm) miteinanderund stanzen Sie drei Löcher mit Hilfe einesLochers in die Schicht (Hinweis: befeuchtenSie die Bolzen mit Aceton).Bringen Sie das Klebeband auf die Superyellow® schicht auf, entfernen Sie nicht diezweite Schutzfolie.Bringen Sie nun drei schmale StreifenKupferfolien als Zuleitungen so an, dass einEnde gerade in das Loch hineinragt, währenddas andere Ende zur Glaskante hinabgeknickt wird (Abb. 4).Überkleben Sie alle drei Löcher mit einemStück Klebefilm, sodass drei geschlosseneHohlräume gebildet werden.Drücken Sie den Klebefilm fest an, ohne dieHohlräume einzudrücken.Abb.4:Klebebandschicht undKupferzuleitungen4) Injektion des Galinstans:Achtung! Im Folgenden dürfen Sie mit derKanüle auf keinen Fall die Superyellow ® -schicht verletzen.Stechen Sie mit der Galinstan ® spritzevorsichtig an den Lochkanten ein und füllenSie die drei Hohlräume maximal mit derLegierung aus (Abb. 5, 6).Eventuell austretendes Galinstan ® können Sievorsichtig in die Spritze wieder aufsaugen.Überkleben Sie anschließend die Einstichstellenmit Klebefilm, drücken Sie nicht zufest an, da ansonsten Galinstan ® austretenkönnteAbb.6: Rückseite der OLED nach Injektionvon Galinstan ®Abb.5: Injektion von Galinstan©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp

5) Anschluss der OLED und Aufnahmeeiner Strom/Spannungs-Kurve:Schließen Sie mithilfe einer Krokodilklemmeden Pluspol der Spannungsquelle an dasfreiliegende ITO-Glas an. Verbinden Sie dasMultimeter mit dem Minuspol derSpannungsquelle und regulieren Sie dieSpannung auf 2,0 V. Stellen Sie dasMultimeter auf DC-Stromstärkemessung ein(Messbereich Milliampere) und verbinden Siees nacheinander mit den dreiKupferzuleitungen der OLED (Abb. 7)Verdunkeln Sie den Raum und messen Sie in1V-Schritten den Stromdurchfluss durch ihredrei Emissionskreise. Notieren Sie die Wertein die 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). BeendenSie die Messung bei 12 V und bauen Sie dieOLED 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 der OLED:Entfernen Sie das abschließende Stück Klebefilm und wischen Sie das Galinstan ® mit einem Tuchraus oder saugen Sie es mit einer Spritze ab. Es eignet sich aufgrund oxidativen Abbaus nurbedingt zur Wiederverwertung. Entfernen Sie die restlichen Komponenten und waschen Sie dasGlas mit fließendem Wasser und anschließend mit Aceton.©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp

Aufgaben1.) Nachfolgend sehen Sie die Struktur des Copolymers Superyellow ® . Ein Copolymer ist einPolymer, welches aus verschiedenen Monomeren besteht, die in bestimmtenZahlenverhältnissen (x:y:z) im Polymermolekül auftreten.a. Markieren Sie im Superyellow ® -Molekül das konjugierte Grundgerüst (Rückgrat)gelb.b. Markieren Sie Substituenten, die das mesomere Grundsystem vergrößern, grün.c. Markieren sie alle anderen Substituenten rot. Welche Funktion erfüllen diese 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 unterder Annahme, dass das Monomerverhältnis x:y:z 1:1:1 beträgt.3.) Die untere Abbildung zeigt im oberen Teil im Energiemodell und im unteren Teil imStrukturmodell den Aufbau der Eigenbau-OLED.a. Ordnen Sie die Nummern der mit Pfeilen dargestellten Vorgänge den folgendenBegriffen zu:___ Elektronen-Hopping ___ Loch-Injektion ___ Elektronen-Injektion ___Loch-Hoppingb. Bei umgekehrter Polung der OLED wäre ITO die Kathode und Galinstan ® die Anode.Die Lochinjektion würde dann vom Galinstan ® aus erfolgen, während dieElektroneninjektion vom ITO aus erfolgte. Begründen Sie, wieso die 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.de/material/interactive/index.htm©A.Banerji, T. Joost, M. Zepp