Analysis of the current-voltage characteristics of polymer-based organic light-emitting diodes (OLEDs) deposited by spin coating / Análisis de la característica corriente-voltaje de diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs) basados en polímeros depositados por spin coating / Análise da característica corrente-voltagem de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) baseados em polímeros depositados por spin coating

ABSTRACT

Polymer-based organic light-emitting diodes (OLEDs) with the structure ITO / PEDOTPSS / MDMO-PPV / Metal were prepared by spin coating. It is known that electroluminescence of these devices is strongly dependent on the material used as cathode and on the deposition parameters of the polymer electroluminescent layer MDMO-PPV. Objective. In this work the effect of i) the frequency of the spin coater (1000-8000 rpm), ii) the concentration of the MDMO-PPV Toluene solution, and iii) the material used as cathode (Aluminium or Silver) on the electrical response of the devices, was evaluated through current-voltage (I-V) measurements. Materials and methods. PEDOTPPS and MDMO-PPV organic layers were deposited by spin coating on ITO substrates, and the OLED structure was completed with cathodes of aluminium and silver. The electric response of the devices was evaluated based on the I-V characteristics. Results. Diodes prepared with thinner organic films allow higher currents at lower voltages; this can be achieved either by increasing the frequency of the spin coater or by using concentrations of MDMO-PPV Toluene lower than 2% weight. A fit of the experimental data showed that the diodes have two contributions to the current. The first one is attributed to parasitic currents between anode and cathode, and the other one is a parallel current through the organic layer, in which the carrier injection mechanism is mediated by thermionic emission. Conclusions. The results of the fitting and the energy level alignment through the whole structure show that PPV-based OLEDs are unipolar devices, with current mainly attributed to hole transport.

RESUMEN

Se fabricaron diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs) con la estructura ITO / PEDOTPSS / MDMO-PPV / Metal mediante la técnica de spin coating. Es ampliamente conocido que la electroluminiscencia de estos diodos depende fuertemente del material usado como cátodo y también de los parámetros de crecimiento de la capa del polímero electroluminiscente MDMO-PPV. Objetivo. En este trabajo el efecto de i) la frecuencia del spin coater (1000-8000 rpm), ii) la concentración de la solución MDMO-PPV Tolueno y iii) el material usado como cátodo (plata o aluminio) sobre la repuesta eléctrica de los dispositivos, fue evaluado a través de medidas de corriente-voltaje (I-V). Materiales y métodos. Películas delgadas de los materiales orgánicos PEDOTPSS y MDMO-PPV fueron depositados por spin coating sobre sustratos de ITO, y la estructura del OLED fue terminada con cátodo de plata y aluminio. La respuesta eléctrica de los dispositivos fue evaluada a través de su característica I-V. Resultados. Los diodos fabricados con películas orgánicas más delgadas son los que suministran mayores corrientes a menores voltajes. Esto puede lograrse ya sea incrementando la frecuencia de rotación del spin coating o usando concentraciones de MDMO-PPV Tolueno menores al 2% en peso. Un ajuste de los datos experimentales demostró que los diodos poseen contribuciones de una corriente parásita entre ánodo y cátodo, y otra corriente paralela en donde el mecanismo predominante de inyección de portadores a la capa orgánica es a través de emisión termoiónica. Conclusiones. El ajuste de los datos experimentales, junto con la posición de niveles de energía a través de la heteroestructura, demuestra que los OLEDs basados en derivados de PPV son dispositivos unipolares, en el que la corriente se atribuye principalmente a transporte de huecos.

RESUMO

Foram fabricados diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) com a estrutura de ITO / PEDOT PSS / MDMO-PPV / metal, pela técnica de spin coating. É amplamente conhecido que a eletroluminescência destes diodos depende fortemente do material utilizado como cátodo, e também dos parâmetros de crescimento da camada de polímero eletroluminescente MDMO-PPV. Objetivo. Neste trabalho o efeito de i) a freqüência do spin coater (1000-8000 rpm), ii) a concentração da solução MDMO-PPV Tolueno e iii) o material utilizado como cátodo (prata ou alumínio) sobre a resposta elétrica dos dispositivos, foi avaliado por medidas de corrente-voltagem (I-V). Materiais e métodos. Películas finas de materiais orgânicos PEDOT PSS e MDMO-PPV foram depositadas por spin coating sobre substratos de ITO e a estrutura do OLED foi terminada com cátodo de prata e de alumínio. A resposta elétrica dos dispositivos foi avaliada pela sua característica I-V. Resultados. Os diodos feitos de películas orgânicas finas fornecem maiores correntes a menores voltagens. Isto pode ser conseguido, quer através do aumento da velocidade de rotação do spin coating ou usando concentrações de MDMO-PPV Tolueno menores de 2% em peso. Um ajuste dos dados experimentais mostrou que os diodos têm uma contribuição de uma corrente parasita entre anodo e catodo, e outra corrente paralela, onde o principal mecanismo da injeção de portadores da camada orgânica é através da emissão termiônica. Conclusões. O ajuste dos dados experimentais, juntamente com a posição dos níveis de energia através da heteroestrutura, mostra que os OLEDs baseados em derivados de PPV são dispositivos unipolares, onde a corrente é atribuída principalmente ao transporte de ocos.