“Ketika molekul organik disimpan melalui pengendapan vakum, orientasi molekul diubah seiring waktu dengan menghentikan pengendapan. Selain itu, dengan mengubah kondisi pengendapan, orientasi ujung kepala dan ujung molekul dapat dibalik,” kata Profesor Hisao Ishii yang memimpin tim.
Temuan ini diharapkan dapat membantu peningkatan kemanjuran dan daya tahan OLED.
Skema peralatan yang dikembangkan untuk metode deposisi vakum. Komponen utama dari probe Kelvin putar dilengkapi dengan elektroda putar dan sekitarnya.
Perangkat optoelektronik organik, seperti dioda pemancar cahaya organik (OLED), menggunakan molekul dengan struktur spesifik yang tersusun pada film tipis. Selain itu, susunan molekul-molekul ini pada permukaan apa pun sangat penting untuk berbagai proses yang terjadi di dalam perangkat ini.
Susunan ini dipandu oleh dua faktor utama: laju deposisi (seberapa cepat molekul ditempatkan) dan suhu permukaan. Laju pengendapan yang lebih lambat dan suhu yang lebih tinggi memudahkan pengaturan yang tepat, sehingga menghasilkan struktur yang lebih stabil.
Menemukan skala waktu yang tepat untuk proses ini juga penting, dan para peneliti kini mencari cara untuk mengontrol faktor-faktor ini untuk pengaturan molekul yang optimal pada permukaan.
Dalam studi mereka, tim menemukan cara sederhana namun cerdik untuk mengontrol orientasi molekul yang disimpan pada film tipis yang mengandung aluminium dan benzena, yang diberi nama Alq.3 dan TPBi, masing-masing.
Mereka menggunakan metode yang disebut “deposisi intermiten,” yang memperkenalkan jeda selama proses deposisi, dan mengembangkan versi terbaru dari alat yang disebut “rotary Kelvin probe” (RKP). Ini digunakan untuk mengukur potensial permukaan (tegangan pada permukaan material) selama dan setelah pengendapan secara real-time.
Dengan berulang kali membuka dan menutup penutup pengendapan pada interval tertentu, para peneliti dapat mengubah polarisasi (distribusi muatan), yang mempengaruhi bagaimana molekul diorientasikan pada film.
Pendekatan baru pengendapan intermiten menciptakan lapisan permukaan yang rileks dan stabil dengan polarisasi terkendali. Studi ini juga mengungkapkan bagaimana relaksasi permukaan mempengaruhi orientasi molekul dan pembentukan lembah potensial (berbentuk seperti “V”). Sebenarnya metode pengendapan ini memungkinkan terciptanya sebuah profil potensial sewenang-wenang untuk orientasi molekul yang diinginkan pada film tipis yang diinginkan.
Dalam hal penerapannya, teknik deposisi intermiten ini dapat meningkatkan efektivitas dan masa pakai material OLED. Selain itu, ia juga dapat digunakan untuk molekul organik non-polar, sehingga berguna untuk perangkat seperti sel fotovoltaik organik dan transistor.
“Metode ini diharapkan dapat lebih meningkatkan efisiensi dan masa pakai OLED,” kata Ishii, “selain OLED, metode ini juga mendorong pengembangan perangkat organik lainnya, seperti perangkat memori organik. Oleh karena itu, mengganti perangkat anorganik konvensional dengan perangkat organik akan membuat perangkat ringan dan fleksibel tersedia.”