“เมื่อฝากโมเลกุลอินทรีย์โดยการสะสมสุญญากาศ การวางแนวของโมเลกุลจะเปลี่ยนไปเมื่อเวลาผ่านไปโดยการหยุดการสะสมชั่วคราว ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการเปลี่ยนเงื่อนไขการสะสม ทำให้สามารถพลิกทิศทางของทั้งส่วนหัวและส่วนท้ายของโมเลกุลได้” ศาสตราจารย์ Hisao Ishii ผู้นำทีมกล่าว
การค้นพบนี้คาดว่าจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทานของ OLED
แผนผังของอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นสำหรับวิธีการสะสมแบบสุญญากาศ ส่วนประกอบหลักของหัววัดเคลวินแบบหมุนประกอบด้วยอิเล็กโทรดแบบหมุนและบริเวณโดยรอบ
อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์แบบอินทรีย์ เช่น ไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) ใช้โมเลกุลที่มีโครงสร้างเฉพาะซึ่งจัดเรียงอยู่บนฟิล์มบาง นอกจากนี้ การจัดเรียงโมเลกุลเหล่านี้บนพื้นผิวใดๆ ยังมีความสำคัญต่อกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายในอุปกรณ์เหล่านี้
การจัดเรียงนี้เป็นไปตามปัจจัยหลักสองประการ: อัตราการสะสม (ความเร็วของการวางโมเลกุล) และอุณหภูมิพื้นผิว อัตราการสะสมที่ช้าลงและอุณหภูมิที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถจัดเรียงได้อย่างเหมาะสม ส่งผลให้โครงสร้างมีเสถียรภาพมากขึ้น
การหาช่วงเวลาที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการนี้ก็มีความสำคัญเช่นกัน และขณะนี้นักวิจัยกำลังมองหาวิธีที่จะควบคุมปัจจัยเหล่านี้เพื่อการจัดเรียงโมเลกุลที่เหมาะสมที่สุดบนพื้นผิว
ในการศึกษา ทีมงานได้ค้นพบวิธีที่เรียบง่ายแต่ชาญฉลาดในการควบคุมการวางแนวของโมเลกุลที่สะสมบนฟิล์มบางที่มีอะลูมิเนียมและเบนซีน ซึ่งเรียกว่า Alq3 และ TPBi ตามลำดับ
พวกเขาใช้วิธีการที่เรียกว่า "การทับถมเป็นระยะ" ซึ่งทำให้เกิดการแตกหักในระหว่างกระบวนการสะสม และพัฒนาเครื่องมือเวอร์ชันอัปเดตที่เรียกว่า "rotary Kelvin Probe" (RKP) ใช้เพื่อวัดศักย์ไฟฟ้าของพื้นผิว (แรงดันไฟฟ้าบนพื้นผิวของวัสดุ) ในระหว่างและหลังการสะสมแบบเรียลไทม์
ด้วยการเปิดและปิดชัตเตอร์สะสมซ้ำ ๆ ในช่วงเวลาที่กำหนด นักวิจัยสามารถเปลี่ยนโพลาไรเซชัน (การกระจายตัวของประจุ) ซึ่งส่งผลต่อวิธีที่โมเลกุลวางตัวบนฟิล์ม
วิธีการใหม่ของการสะสมเป็นระยะสร้างชั้นพื้นผิวที่ผ่อนคลายและมั่นคง ด้วยโพลาไรซ์ที่ควบคุมได้. การศึกษายังเผยให้เห็นว่าการคลายตัวของพื้นผิวส่งผลต่อการวางแนวของโมเลกุลและการก่อตัวของหุบเขาที่อาจเกิดขึ้น (มีรูปร่างคล้าย "V") อย่างไร. ที่จริงแล้ววิธีการสะสมนี้ ช่วยให้สามารถสร้าง โปรไฟล์ที่เป็นไปได้โดยพลการสำหรับการวางแนวโมเลกุลที่ต้องการบนฟิล์มบางที่สนใจ
ในแง่ของการใช้งาน เทคนิคการสะสมเป็นระยะนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของวัสดุ OLED ได้ นอกจากนี้ยังใช้กับโมเลกุลอินทรีย์ที่ไม่มีขั้วได้ ทำให้มีประโยชน์กับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เซลล์แสงอาทิตย์และทรานซิสเตอร์อินทรีย์
"วิธีนี้คาดว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของ OLED ต่อไป" Ishii กล่าว "นอกเหนือจาก OLED แล้ว ยังส่งเสริมการพัฒนาอุปกรณ์ออร์แกนิกอื่นๆ เช่น อุปกรณ์หน่วยความจำออร์แกนิก ดังนั้นการเปลี่ยนอุปกรณ์อนินทรีย์แบบเดิมๆ ด้วยอุปกรณ์ออร์แกนิกจะทำให้อุปกรณ์น้ำหนักเบาและยืดหยุ่นพร้อมใช้งาน”