Simple assembling of organic light-emitting diodes for teaching purposes in undergraduate labs

Abstract

Electroluminescent organic molecules and polymers have emerged as advanced materials used to fabricate organic light-emitting diodes (OLEDs) whose unique technological features could revolutionize the industry of flat-panel displays. Although in many cases these novel organic materials combine low cost and ease of processing, OLEDs fabrication for educational purposes has rarely been reported. In this work, we report a simple and inexpensive method to fabricate organic electroluminescent devices intended for educational purposes at the undergraduate level of physics, chemistry and material sciences. For ease of fabrication the cathode in the diode structure was formed by either an alloy of Bi-Pb-Cd-Sn or by a Ga-In alloy in the liquid phase, or simply by silver paint, whereas we used ITO (Indium Tin Oxide) deposited on glass substrates as the anode. Substrates of flexible plastic were also used. The OLEDs were fabricated using the spin-coating technique with solutions of the fluorescent materials Alq3 and MEH:PPV, as well as the phosphor complex Ru(bpy)3. We report measurement data on current-voltage curves, luminescence, and efficiencies obtained by students fabricating and testing the devices under normal room conditions

Translated abstract

Recientemente los polímeros y moléculas orgánicas electroluminescentes han surgido como una nueva generación de materiales avanzados que tienen un gran potencial tecnologico; muestra de ello es el desarrollo de OLEDs (diodos orgánicos emisores de luz, por sus siglas en inglés) que podrían revolucionar la industria de pantallas planas (flat-panel displays). Aunque estos nuevos materiales son de bajo costo y fácil procesamiento, su potencial como herramientas de enseñanza ha sido poco aprovechado y por tanto existen pocos reportes al respecto en la literatura. En este trabajo presentamos un método económico para fabricar y caracterizar diodos orgánicos emisores de luz bajo la perspectiva de la enseñanza a niveles universitarios en áreas de la física, química o ciencia de materiales. Para una fabricación sencilla usamos como catodos las aleaciones de Bi-Pb-Cd-Sn y Ga-In, esta última en forma líquida; de manera similar, usamos pintura de plata para tal propósito, en tanto que como ánodo se utilizó ITO (oxido de estaño indio) depositado sobre sustratos de vidrio. Sustratos flexibles de plástico fueron también utilizados. Los OLEDs se fabricaron empleando la técnica de deposición por centrifugación a partir de soluciones de las moléculas fluorescentes Alq3 y MEH:PPV, así como del material fosforescente complejo de Ru(bpy)3. Se reportan datos de luminiscencia, curvas de corriente-voltaje y cálculos de eficiencia obtenidos por estudiantes que fabricaron y caracterizaron estos dispositivos bajo condiciones normales de presión, temperatura y humedad