Regangan mikro pada lapisan elektrod hibrid grafin nano wayar perak bagi aplikasi diod pemancar cahaya organik

Abstract

Grafin telah digunakan secara meluas sebagai elektrod pengkonduksi lutsinar (EPL) disebabkan faktor kehantaran optiknya yang tinggi dan kekonduksian teoretikalnya yang jauh lebih baik daripada bahan indium-tin-oksida (ITO). Bagi meningkatkan penggunaan grafin lapisan tunggal (GLT) dalam aplikasi EPL, hibridisasi antara GLT dengan zarah-zarah bersaiz nano telah dikaji secara meluas. Namun begitu, bagaimana kesan hibridisasi itu terhadap sifat hablur dan elektrik GLT belum dapat difahami dengan lengkap. Dalam kajian ini, sejauh mana kesan regangan mikro pada GLT yang dicetuskan oleh zarah bersaiz nano telah dikaji. Untuk mendapatkan kesan regangan mikro pada GLT, GLT tersebut diletakkan diatas substrat yang mengandungi nanowayar perak (NWP) dan kesannya terhadap sifat hablur dan elektrik GLT dikaji dengan menggunakan spektroskopi Raman, spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) dan juga penduga empat titik yang disambung kepada meter kerintangan. Kajian dimulakan dengan menyediakan NWP melalui kaedah polyol. Daripada lima set NWP yang disediakan, NWP yang memberikan kombinasi rintangan keping dan kehantaran optik yang paling baik digabungkan dengan GLT bagi membentuk hibrid GLT/NWP. Analisis spektroskopi getaran Raman menunjukkan kewujudan regangan mikro yang jelas pada GLT berdasarkan anjakan puncak G dan 2D sebanyak 10.89 dan 15.75 cm-1 kekiri bagi puncak-puncak tersebut. Kewujudan kesan regangan mikro ini disokong oleh analisis data spektrokopi fotoelektron sinar-X bagi pengukuran nilai tenaga ikatan yang telah menunjukkan pengurangan sebanyak 1.461 eV bagi tenaga ikatan C-C dan 1.056 eV bagi tenaga ikatan C=C. Hasil pengukuran rintangan keping menunjukkan penurunan yang ketara daripada nilai teori 600 Ω/□ bagi sampel rujukan, GLT tanpa NWP kepada nilai 90, 60 dan 27 Ω/□. Meskipun terjadi penurunan bagi nilai kerintangan keping disebabkan proses hibridisasi, analisis arus terhad-ruang-cas (SCLC) bagi mendapatkan nilai kelincahan elektron secara teori dengan menggunakan persamaan Child’s, didapati nilai kelincahan elektron sampel hibrid GLT/NWP adalah lebih rendah berbanding dengan sampel NWP, ITO dan rujukan yang juga menggunakan ITO. Walaubagaimanapun, dengan mempertimbangkan fungsi GLT yang juga akan menghalang interaksi terus antara bahan logam perak dengan lapisan aktif organik, maka nilai kelincahan bahan hibrid GLT/NWP ini boleh diterima dan dipertimbangkan potensi yang ditawarkannya. Bagi melihat kemampuan bahan hibrid GLT/NWP untuk berfungsi sebagai EPL, peranti diod pemancar cahaya organik (OLED) telah difabrikasi dengan bahan hibrid GLT/NWP ini digunakan sebagai lapisan anod, aluminium sebagai katod dan bahan komersial PDY-132 digunakan sebagai lapisan bahan aktif, pemancar. Bagi tujuan perbandingan, OLED dengan anod yang menggunakan NWP, ITO dan GLT juga telah difabrikasi. Analisis ketumpatan arus melawan voltan menunjukkan bahawa peranti yang dibina menggunakan bahan hibrid adalah berfungsi dengan baik dan memberikan voltan mula 13.3 V dan memancarkan cahaya pada panjang gelombang 544 nm. Oleh yang demikian, grafin teregang mikro berpotensi untuk digunakan sebagai EPL dalam peranti moden seperti OLED dan juga peranti boleh lentur (fleksibel).