OLED organik diyot nedir? Nasıl çalışır?

Bu yazımızda OLED nedir, OLED nasıl çalışır kavramlarından yola çıkarak, OLED’i açıklayacağız. Mikro elektronik devre elemanlarının ve devrelerin üretiminde geleneksel kristal yapıya sahip yarı iletkenler yerine bazı organik malzemeler (polimerler) kullanılabilir. Bununla birlikte gerek üretim teknoloji gerekse kullanım alanları bakımından yeni olanaklar doğmaktadır. Organik yarı iletkenlerle beraber esnek, basılabilir tüm devre ve sistemlerin gerçekleştirilmesi ile insan-elektronik sistem ara yüzleri konusunda sağlık, savunma vb. birçok alanda yepyeni uygulamalar gelişmektedir. Organik yarı iletkenlerin somut bir uygulama alanı olarak da ışık veren organik diyotlar (OLED) verilebilir.

OLED'in dayandığı fikir ilk kez 1965 yılında araştırmacılar tarafından, aromatik bir bileşen olan antrasenin iki elektrot arasına yerleştirildiğinde yaydığı mavi ışıkla başlamıştır. Kimyacıların henüz tam olarak açıklayamadıkları bu olay ise 1987 yılında Kodak laboratuvarlarında geliştirilen ilk OLED’lerin temelini oluşturmuştur. Yirmi yıllık bir araştırmanın ardından organik elektrolüminesanlar sahneye çıkmıştır. İlk önce bilim insanları mavi, kırmızı, yeşil ve sarı renk içinde ışık yayan plastik monomerler ve polimerler olmak üzere organik bileşenlerden oluşan paletler oluşturdular.

Kısaca polimerlerden bahsedersek;

Monomer: Büyük moleküllerin hidrolizi sonucu oluşan en küçük yapı birimi.

Polimer: Monomerlerin bir araya gelerek oluşturdukları büyük moleküllerdir.

Lüminesans: Bazı maddelerin, ısısı değişmeksizin elektromanyetik ışınım yaymasıdır ve ışıldama olarak bilinir.

OLED Nedir?

Kısaca OLED'ler yarı-iletken malzeme olarak organik polimer kullanılır ise bunlara polimer LED (PLED), eğer küçük molekül kullanılır ise OLED denmektedir. Işık yayan diyot yaniLEDfamilyasının son türü OLED (Organic Light Emitting Device) olmuştur. OLED'ler çoğunlukla düz ekran için kullanılmaktadır. LCD teknolojisine alternatif olarak sunulmaktadır. LCD ekranlarda olduğu gibi bunlar için arkadan aydınlatma gerekmez. OLED’ler genelde cam üzerine üretilirler ve kıvrılabilir malzeme üzerinde olabilirler.

OLED'in sırrı adından anlaşılmaktadır. Organik denilen moleküllerden üretilir ve bu esnek moleküllerin kimyası karbon ve hidrojen iskeletine dayanmaktadır. Yani mineral, tuz ve metal kristallerine dayanan LED’lerden farklı bir yapıya sahiptir. Sonuç olarak OLED 1mm kalınlığındaki katmanlar şeklinde üretilebiliyor.

Bir OLED aşağıdaki katmanlardan oluşur;

Alt Tabaka: Plastik, cam veya ince metal levhalardan yapılan taşıyıcı kısım. Bu kısım OLED ünitesini taşır.

Anot (Saydam): Cihaza elektrik akımı verildiğinde elektronları uzaklaştırarak "elektron boşlukları" oluşturur. Bir atom bir elektronu kaybettiğinde, elektronun terk ettiği alan diğer elektronlar için bir çekim alanı haline gelir. Bu çekim alanlarına ise elektron boşluğu denir.

Organik Tabaka: Organik moleküllerden veya polimerlerden yapılan kısım.

İletken Tabaka: Organik plastik moleküllerden yapılmıştır. Anottan elektron boşlukları nakleder. Bu tabakaların yapımında polyaniline kullanılır.

Işık Yayan Tabaka: İletken tabakada kullanılandan farklı organik plastik moleküllerden yapılan kısımdır. Katottan elektron nakleder. Işık bu tabakada üretilir. Bu tabakada kullanılan polimer ise polyfluorene'dir.

Katot: OLED'in cinsine göre saydam ya da opak olan kısımdır. Katot, cihaza elektrik akımı verildiğinde anota doğru elektron enjekte eder.

OLED Nasıl Çalışır?

Bir organik LED alt tabakaya ek olarak anot ve katot uçlarından oluşmaktadır. Bu iki tabaka yayıcı ve iletken tabakalar olarak adlandırılır. Bu tabakaların her biri organik molekül ya da polimerden oluşmuştur. Bu bileşenleri diğer genel organik bileşenlerden ayıran özellikse bunların elektriksel iletkenliğe sahip oluşlarıdır. Bu bileşenler sahip oldukları iletkenlik seviyelerine göre yalıtkandan iletkene doğru sınıflandırılmaktadırlar. Bu nedenle organik yarı iletkenler olarak adlandırılırlar.

OLED boyunca gerilim uygulandığında anot katoda göre pozitif yüklenir ve aygıt boyunca akım oluşur. Konvansiyonel, yayılan akımın yönü anottan katoda doğrudur. Bu yüzden elektronlar katottan anoda doğru akarlar. Böylece katot yayıcı tabakaya elektrot verir ve anot iletken tabakadan elektrot çeker. Kısa bir zaman sonra yayıcı tabaka negatif yüklü elektronlar açısından zenginleşecek ve iletken tabakada da pozitif yüklü boşluklar artacaktır. Zıt yüklerin doğal eğilimi nedeniyle bu ikisi birbirini çekecektir.

Organik yarı letkenlerde inorganik yarı iletkenlere göre tam ters bir durumla boşlukların hareketi elektronların hareketinden fazladır. Bu yüzden, iki yük birbirlerine doğru hareket ederken rekombinasyonları yayıcı tabakada görülür. Bu rekombinasyona bağlı olarak elektronların enerji seviylelerinde bir azalma oluşur ve bu azalmaya radyasyon yayılımı ile görünür bölgedeki frekans dağılımı tarafından karakterize edilir.

Kaynak: https://teknolojiprojeleri.com/teknik/oled-nedir-ne-ise-yarar-nasil-calisir