“Ao depositar moléculas orgânicas por deposição a vácuo, a orientação das moléculas é alterada ao longo do tempo, pausando a deposição. Além disso, alterando as condições de deposição, é possível inverter a orientação tanto da cabeça quanto da cauda das moléculas”, diz o professor Hisao Ishii, que liderou a equipe.
Espera-se que essas descobertas ajudem a melhorar a eficácia e a durabilidade dos OLEDs.
Um esquema do aparelho desenvolvido para o método de deposição a vácuo. O componente principal da sonda Kelvin rotativa apresenta um eletrodo rotativo e seu entorno.
Dispositivos optoeletrônicos orgânicos, como diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs), utilizam moléculas com estruturas específicas dispostas em filmes finos. Além disso, o arranjo dessas moléculas em qualquer superfície é crucial para vários processos que ocorrem dentro desses dispositivos.
Este arranjo é guiado por dois fatores principais: a taxa de deposição (quão rápido as moléculas são colocadas) e a temperatura da superfície. Taxas de deposição mais lentas e temperaturas mais altas facilitam o arranjo adequado, resultando em estruturas mais estáveis.
Encontrar a escala de tempo certa para este processo também é fundamental, e os investigadores estão agora à procura de formas de controlar estes factores para um arranjo molecular ideal nas superfícies.
Em seu estudo, a equipe encontrou uma maneira simples, mas engenhosa, de controlar a orientação de moléculas depositadas em filmes finos contendo alumínio e benzeno, denotados como Alq3 e TPBi, respectivamente.
Eles usaram um método chamado “deposição intermitente”, que introduz quebras durante o processo de deposição, e desenvolveram uma versão atualizada de uma ferramenta chamada “sonda rotativa Kelvin” (RKP). Isto foi utilizado para medir o potencial superficial (tensão na superfície do material) durante e após a deposição em tempo real.
Ao abrir e fechar repetidamente o obturador de deposição em intervalos específicos, os pesquisadores puderam alterar a polarização (a distribuição das cargas), influenciando a forma como as moléculas eram orientadas nos filmes.
A nova abordagem de deposição intermitente criou uma camada superficial relaxada e estável com polarização controlável. O estudo também revelou como o relaxamento da superfície afetou a orientação molecular e a formação de um vale potencial (em forma de “V”). Na verdade, este método de deposição permite a criação de um perfil potencial arbitrário para orientações moleculares desejadas no filme fino de interesse.
Em termos de aplicações, esta técnica de deposição intermitente pode aumentar a eficácia e a vida útil dos materiais OLED. Além disso, também pode ser usado para moléculas orgânicas não polares, tornando-o útil para dispositivos como células fotovoltaicas orgânicas e transistores.
“Espera-se que este método melhore ainda mais a eficiência e a vida útil dos OLEDs”, diz Ishii, “além dos OLEDs, também promove o desenvolvimento de outros dispositivos orgânicos, como dispositivos de memória orgânica. Portanto, a substituição de dispositivos inorgânicos convencionais por dispositivos orgânicos tornará prontamente disponíveis dispositivos leves e flexíveis.”