Skip to main content

Realizowane Projekty

Modyfikacja powierzchni elektrod przy pomocy nowych pochodnych perylenu oraz badanie interfejsów elektroda-półprzewodnik w drukowanych organicznych urządzeniach optoelektronicznych

opis projektu

kierownik zespołu:

prof. UAM dr hab. Ireneusz Kownacki

Zespół:

prof. UAM dr hab. Ireneusz Kownacki

Wykonawcy projektu:

dr Bartosz Orwart

mgr Julita Nawrocik

lic. Sylwia Raczak

lic. Dominika Król

Drukowana elektronika może skutecznie zastąpić w wielu dziedzinach tradycyjne technologie wytwarzania półprzewodnikowych urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych, takich jak: fotodiody używane do detekcji światła oraz organiczne diody elektroluminescencyjne. Wytwarzanie cienkich warstw organicznych wykorzystywanych w tego typu urządzeniach opiera się na dwóch głównych technikach: próżniowego osadzania, a także nieskalowalnej, laboratoryjnej techniki powlekania obrotowego (spin coating). Dlatego, od kilku lat podejmowane są wysiłki w celu dostosowania technik drukarskich, takich jak druk strumieniowy oraz sitodruk, do produkcji półprzewodnikowych elementów elektronicznych. Głównym problemem jaki napotyka wytwarzanie w pełni drukowanych wielowarstwowych urządzeń optoelektronicznych jest nanoszenie elektrody przy użyciu powszechnie stosowanych atramentów opartych na nanocząstkach srebra lub drogich nanocząstkach złota. Z uwagi na silnie hydrofobowy charakter organicznych warstw aktywnych, tego rodzaju elektroda jest praktycznie niedrukowalna atramentem srebrowym złożonym z kompozycji polarnych rozpuszczalników. Stąd konieczne jest zastosowanie dwufunkcyjnej międzywarstwy, oddzielającej elektrodę i warstwę aktywną półprzewodnika, która będzie jednocześnie wykazywała silne powinowactwo do nieorganicznej elektrody oraz do organicznej warstwy aktywnej urządzenia. Drugim powodem wprowadzenia do konfiguracji urządzenia tego typu międzywarstwy jest fakt, że praca wyjścia niemodyfikowanych elektrod metalicznych nie pozwala na efektywne wstrzykiwanie nośników ładunku do warstwy aktywnej.

 

Zatem, pierwszym celem projektu, realizowanym przez zespół UAM, jest opracowanie metod modyfikacji pracy wyjścia elektrody srebrowej za pomocą serii pochodnych diimidów perylenowych (PDI), które odpowiednio zaprojektowane mogą być użyte do zmiany pracy wyjścia nie tylko elektrody srebrowej, ale także innych powszechnie stosowanych elektrod metalicznych i niemetalicznych, np. tlenku indowo-cynowego (ITO). Taka modyfikacja może mieć miejsce poprzez wprowadzenie monowarstwy lub ultracienkiej warstwy o grubości mniejszej niż 10 nm tego typu materiałów, pomiędzy elektrodę a warstwę aktywną. W zakresie syntezy nowych materiałów, projekt oparty jest na trzech koncepcjach: (1) syntezie pochodnych diimidów perylenowych wyposażonych w polarne grupy funkcyjne, kotwiczące do powierzchni elektrody i efektywnie modyfikujące jej pracę wyjścia, (2) zastosowaniu nowych pochodnych diimidów perylenowych jako środków dyspergujących płatki grafenowe w celu wytworzenia kompozytu efektywnie modyfikującego pracę wyjścia elektrod, (3) opracowaniu i wytworzeniu układów opartych na pochodnych diimidu perylenowego, tworzących zorganizowane jonowo-organiczne struktury typu 3D.

 

Drugim celem projektu, realizowanym przez Lidera (PŁ) oraz UŁ jest zrozumienie mechanizmu działania zaimplementowanych międzywarstw poprzez przeprowadzenie kompleksowych badań fizycznych i elektrycznych obejmujących pomiary ich pracy wyjścia, zależności ich zdolności do modyfikacji pracy wyjścia elektrody w relacji do struktury chemicznej opartych na PDI modyfikatorów powierzchni oraz badanie międzywarstw w układach metal-półprzewodnik. Badania efektywności dostrajania pracy wyjścia elektrod będą testowane w fotodiodach i diodach elektroluminescencyjnych, których architektura zostanie zaprojektowana z uwzględnieniem parametrów nowych interfejsów elektroda-międzywarstwa (praca wyjścia elektrody, zdolność do wstrzykiwania lub blokowania nośników ładunku). Międzywarstwy stosowane w wytwarzanych urządzeniach optoelektronicznych będą nanoszone metodą druku strumieniowego, przy użyciu drukarki laboratoryjnej, z użyciem atramentu odpowiednio opracowanego do tego celu. Analiza otrzymanych wyników będzie wspierana odpowiednio dobranym modelem symulacji (metodą dryftu-dyfuzji), który pozwoli zidentyfikować zjawiska fizyczne zachodzące na granicy elektroda-międzywarstwa-półprzewodnik oraz poprawić parametry pracy wytwarzanych urządzeń optoelektronicznych.

 

Projekt jest realizowany przez konsorcjum utworzone z trzech jednostek naukowych:

 

1. Politechnika Łódzka (Lider)

 

2. Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

 

3. Uniwersytet Łódzki

 

Koordynator projektu z ramienia UAM: dr hab. Ireneusz Kownacki, profesor UAM

Wykonawcy projektu:

dr Bartosz Orwart

mgr Julita Nawrocik

lic. Sylwia Raczak

lic. Dominika Król

Budżet projektu UMO-2020/37/B/ST5/03929: 2 220 000,00 zł w tym dla UAM 562 800,00 zł

Partnerzy
Uniwersytet Ekonomiczny
Uniwersytet Przyrodniczy
PPNT
UMP
ICHPAN
Instytut Fizyki
IGCZ
IGRPAN
IWNiRZ
PP
UMP
UAM