Développement d'un protocole pour l'analyse corrélative des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) par TOF-SIMS et XPS
Résumé
La compréhension des mécanismes de dégradation des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) suite à un vieillissement électrique ou thermique constitue une des voies pour l'amélioration de leurs performances1. L'analyse de ces couches minces nécessite des techniques de caractérisation possédant une bonne résolution en profondeur ainsi qu'une capacité à détecter les faibles variations chimiques des couches. La spectroscopie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) et la spectroscopie des photoélectrons X (XPS) remplissent ces conditions et ont été utilisées individuellement pour décrire les mécanismes de dégradations2,3. Cependant, malgré leur complémentarité, peu d'études ont été réalisées sur la corrélation des informations issues des deux techniques pour comprendre les mécanismes de dégradations des OLEDs.
A cette fin, un cratère en biseau est préparé in-situ dans la chambre TOF-SIMS. Ce dernier est formé en variant la dose d'agrégats d'argon ionisé sur la surface de l'échantillon, exposant ainsi les couches organiques enterrées.
Des mesures TOF-SIMS et XPS sur ce cratère permettent de corréler facilement les informations issues des deux techniques. En TOF-SIMS, une cartographie moléculaire de la surface permet de reconstituer un profil tout en gardant une bonne résolution en profondeur. L'OLED est ensuite transférée dans l'XPS à l'aide d'une valise de transfert sous atmosphère inerte d'azote. Dans un premier temps, un profil le long du cratère en biseau permet d'identifier chaque couche organique. Puis, des spectres haute-resolution des niveaux de coeur des éléments ainsi que la bande de valence sont acquis afin d'obtenir des informations sur l'environnement chimique et la structure électronique des molécules de chaque couche. L'utilisation d'un cratère en biseau permet également de réduire les dommages engendrés par les faisceaux d'analyse et d'abrasion sur les couches organiques. Cet effet est particulièrement notable en XPS où un profil en profondeur dure quelques heures entraînant la dégradation des couches enterrées suite à l'exposition aux rayons X.
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