Активация поверхности тонкоплёночных прозрачных электродов для применения в органической оптоэлектронике

   Цель: разработка воспроизводимого и мягкого метода очистки и активации поверхности прозрачных проводящих электродов (ITO, FTO), который позволяет достичь высокой поверхностной энергии с сохранением морфологии и электрофизических свойств подложки для их последующего применения в органической оптоэлектронике.

   Процедура и методы. Разработан новый протокол очистки на основе обработки поверхностей в аммиачно-перекисном растворе при кипячении и последующей активации в озоновой камере. Для оценки эффективности метода использовались измерения краевого угла смачивания с последующим расчётом поверхностной энергии, а также анализ морфологии поверхности и её электрофизических характеристик.

   Результаты. Показано, что разработанный протокол позволяет достичь значений поверхностной энергии ~70 мДж/м², что свидетельствует о значительном увеличении гидрофильности и высокой степени очистки. Установлено, что метод не приводит к деградации проводящих слоёв, сохраняя их исходную морфологию и электропроводность, в отличие от традиционных подходов с использованием кислот.

   Теоретическая и/или практическая значимость. Высокая поверхностная энергия, достигнутая с помощью обработки аммиачно-перекисным раствором, способствует улучшению адгезии и однородности нанесения органических слоёв, что критически важно для повышения эффективности и стабильности OLED, OPV и других гибридных устройств.

1. Enhanced current efficiency in top-emitting organic light-emitting diodes using a novel Mg:Ag/Ag Cathode Structure / D. N. Chausov, A. D. Kurilov, N. S. Parashchuk, A. V. Nuriev, A. A. Morozov, A. D. Bozhko, V. S. Zhurkin, A. V. Kazak, S. A. Stakharniy // Applied Surface Science. 2025. Vol. 711. Article no. 163954. DOI: 10.1016/j.apsusc.2025.163954.

2. Fabrication of dye-sensitized solar cells based on push-pull asymmetrical substituted zinc and copper phthalocyanines and reduced graphene oxide nanosheets / F. Chindeka, P. Mashazi, J. Britton, D. O. Oluwole, S. Mapukata, T. Nyokong // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2020. Vol. 399. Article no. 112612. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2020.112612.

3. ITO Electrode with a Tunable Work Function for Organic Photovoltaic Devices / Jinjin Yang, Hui Li, Jianming Yang, Bin Sun, Qinye Bao, Zheng Tang, Zaifei Ma // ACS Applied Electronic Materials. 2022. Vol. 4. Iss. 8. P. 4104–4112. DOI: 10.1021/acsaelm.2c00720.

4. Criteria for ITO (indium-tin-oxide) thin film as the bottom electrode of an organic light emitting diode / Y.-H. Tak, K.-B. Kim, H.-G. Park, K.-H. Lee, J.-R. Lee // Thin Solid Films. 2002. Vol. 411. Iss. 1. P. 12–16. DOI: 10.1016/S0040-6090(02)00165-7.

5. Organic photovoltaic devices based on polythiophene films electrodeposited on FTO substrates / R. Valaski, C. D. Canestraro, L. Micaroni, R. M. Q. Mello, L. S. Roman // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2007. Vol. 91. Iss. 8. P. 684–688. DOI: 10.1016/j.solmat.2006.12.005.

6. Transparent conducting thin films of fluoro doped tin oxide (FTO) deposited using inkjet printing technique / W. Z. Samad, M. M. Salleh, A. Shafiee, M. A. Yarmo // IEEE International Conference on Semiconductor Electronics (ICSE2010). 2010. P. 52–55. DOI: 10.1109/SMELEC.2010.5549462.

7. Dependence of indium-tin-oxide work function on surface cleaning method as studied by ultraviolet and x-ray photoemission spectroscopies / K. Sugiyama, H. Ishii, Y. Ouchi, K. Seki // Journal of Applied Physics. 2000. Vol. 87. Iss. 1. P. 295–298. DOI: 10.1063/1.371859.

8. Effect of UV-ozone treatment on ITO and post-annealing on the performance of organic solar cells / T. Hu, F. Zhang, Zh. Xu, S. Zhao, X. Yue, G. Yuan // Synthetic Metals. 2009. Vol. 159. Iss. 7-8. P. 754–756. DOI: 10.1016/j.synthmet.2008.11.024.

9. Interplay of cleaning and de-doping in oxygen plasma treated high work function indium tin oxide (ITO) / I. Irfan, S. Graber, F. So, Y. Gao // Organic Electronics. 2012. Vol. 13. Iss. 10. P. 2028–2034. DOI: 10.1016/j.orgel.2012.05.036.

10. The relation between the electrical, chemical, and morphological properties of indium-tin oxide layers and double-layer light-emitting diode performance / P. Vacca, M. Petrosino, A. Guerra, R. Chierchia, C. Minarini, D. D. Sala, A. Rubino // The Journal of Physical Chemistry C. 2007. Vol. 111. Iss. 46. P. 17404–17408. DOI: 10.1021/jp0744376.

11. Thermal and chemical treatment of ITO substrates for improvement of OLED performance / T. P. Nguyen, P. Le Rendu, N. N. Dinh, M. Fourmigué, C. Mézière // Synthetic Metals. 2003. Vol. 138. Iss. 1-2. P. 229–232. DOI: 10.1016/S0379-6779(02)01292-4.

12. Surface energy for electroluminescent polymers and indium-tin-oxide / Z. Zhong, S. Yin, C. Liu, Y. Zhong, W. Zhang, D. Shi, C. Wang, // Applied Surface Science. 2003. Vol. 207. Iss. 1–4. P. 183–189. DOI: 10.1016/S0169-4332(02)01328-4.