“Quando si depositano molecole organiche mediante deposizione sotto vuoto, l’orientamento delle molecole viene modificato nel tempo mettendo in pausa la deposizione. Inoltre, modificando le condizioni di deposizione, è possibile invertire l’orientamento sia della testa che della coda delle molecole”, afferma il professor Hisao Ishii che ha guidato il team.
Si prevede che questi risultati contribuiranno a migliorare l'efficacia e la durata degli OLED.
Uno schema dell'apparato sviluppato per il metodo di deposizione sotto vuoto. Il componente principale della sonda rotante Kelvin è costituito da un elettrodo rotante e dai suoi dintorni.
I dispositivi optoelettronici organici, come i diodi organici a emissione di luce (OLED), utilizzano molecole con strutture specifiche disposte su pellicole sottili. Inoltre, la disposizione di queste molecole su qualsiasi superficie è cruciale per i vari processi che avvengono all’interno di questi dispositivi.
Questa disposizione è guidata da due fattori principali: la velocità di deposizione (la velocità con cui vengono posizionate le molecole) e la temperatura superficiale. Tassi di deposizione più lenti e temperature più elevate facilitano la corretta disposizione, risultando in strutture più stabili.
Anche trovare la giusta scala temporale per questo processo è fondamentale e i ricercatori stanno ora cercando modi per controllare questi fattori per una disposizione molecolare ottimale sulle superfici.
Nel loro studio, il team ha trovato un modo semplice ma ingegnoso per controllare l'orientamento delle molecole depositate su film sottili contenenti alluminio e benzene, indicati come Alq3 e TPBi, rispettivamente.
Hanno utilizzato un metodo chiamato “deposizione intermittente”, che introduce interruzioni durante il processo di deposizione, e hanno sviluppato una versione aggiornata di uno strumento chiamato “sonda rotativa Kelvin” (RKP). Questo è stato utilizzato per misurare il potenziale superficiale (tensione sulla superficie del materiale) durante e dopo la deposizione in tempo reale.
Aprendo e chiudendo ripetutamente l'otturatore di deposizione a intervalli specifici, i ricercatori hanno potuto modificare la polarizzazione (la distribuzione delle cariche), influenzando il modo in cui le molecole erano orientate sulle pellicole.
Il nuovo approccio di deposizione intermittente ha creato uno strato superficiale rilassato e stabile con polarizzazione controllabile. Lo studio ha anche rivelato come il rilassamento superficiale abbia influenzato l’orientamento molecolare e la formazione di una potenziale valle (a forma di “V”). In effetti, questo metodo di deposizione consente la creazione di un profilo potenziale arbitrario per gli orientamenti molecolari desiderati sul film sottile di interesse.
In termini di applicazioni, questa tecnica di deposizione intermittente può migliorare l’efficacia e la durata dei materiali OLED. Inoltre, può essere utilizzato anche per molecole organiche non polari, rendendolo utile per dispositivi come celle fotovoltaiche organiche e transistor.
“Si prevede che questo metodo migliorerà ulteriormente l’efficienza e la durata degli OLED”, afferma Ishii, “oltre agli OLED, promuoverà anche lo sviluppo di altri dispositivi organici, come i dispositivi di memoria organica. Pertanto, la sostituzione dei dispositivi inorganici convenzionali con dispositivi organici renderà facilmente disponibili dispositivi leggeri e flessibili”.