Mô Phỏng Hoạt Ðộng Của OLED Bằng phần mềm ATLAS (có code)

Mô Phỏng Hoạt Ðộng Của OLED Bằng phần mềm ATLAS (có code)......... Mô Phỏng Hoạt Ðộng Của OLED Bằng phần mềm ATLAS (có code)......... Mô Phỏng Hoạt Ðộng Của OLED Bằng phần mềm ATLAS (có code)......... Mô Phỏng Hoạt Ðộng Của OLED Bằng phần mềm ATLAS (có code)......... Mô Phỏng Hoạt Ðộng Của OLED Bằng phần mềm ATLAS (có code).........

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EML Emissive Layer

ETL Electron Transport Layer

EIL Electron Injection Layer

AMOLED Active Matrix OLED

PMOLED Passive Matrix OLED

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung

Trong thế giới công nghệ hiện nay, bên cạnh sự phát triển không ngừng nghỉ của khoahọc kĩ thuật trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ta nhận thấy rằng công nghệ hiển thị cònđang phát triển khá chậm chạp so với các lĩnh vực khác Bên cạnh các tập đoàn lớn nhưKodak, LG, Samsung, Sony,….đã chế tạo ra công nghệ màn hình hiển thị từ rất lâutrước đó Cho đến ngày nay, công nghệ hiển thị đã được các tập đoàn lớn này nghiêncứu và phát triển thêm vào công nghệ hiển thị với các hợp chất vật liệu hữu cơ để tăngtính linh động hơn trong quá trình sản xuất để phục vụ người tiêu dùng

Từ đó, việc hoàn thiện các tấm nền hiển thị ngày càng một hoàn thiện hơn so với côngnghệ cũ nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng phát ra trên tấm nền và giảm thiểu giáthành từ hợp chất vô cơ sang hợp chất hữu cơ bởi vì trên thế giới có hơn 90% là hợpchất hữu cơ còn hợp chất vô cơ đa số là do con người tạo ra Ngoài ra, các hợp chấthữu cơ được sử dụng trong tấm nền hiển thị mang lại tính linh động hơn so với côngnghệ cũ

Hơn thế nữa, các tập đoàn lớn có thể chế tạo được tấm nền hiển thị với diện tích lớn.Nhờ vào sự linh động của vật liệu hữu cơ các tập đoàn lớn có thể chế tạo ra công nghệhiển thị linh động nhằm đáp ứng với mong muốn thiết kế của nhà sản xuất đối trướckhi đưa ra thị trường Bên cạnh đó, công nghệ hiển thị bằng vật liệu hữu cơ cho ra màusắc sống động, trung thực, mật độ điểm ảnh nhiều,…

Tuy nhiên, độ ổn định của công nghệ này chưa được kiểm chứng bởi thị trường, côngnghệ chế tạo phức tạp, chi phí để sản xuất khá cao do vật liệu chế tạo ra phải mang tínhchất dẫn điện

Chính vì lí do trên nên em quyết định chọn đề tài MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA OLED THÔNG QUA PHẦN MỀM ATLAS để tìm hiểu và nghiên cứu.

1.2 Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài Luận văn tốt nghiệp này gồm những phần chính sau:

- Tìm hiểu về OLED: cấu trúc, nguyên lý, tính chất và ứng dụng

- Tìm hiểu phần mềm mô phỏng ATLAS

- Mô phỏng hoạt động của OLED với các cấu trúc khác nhau

- Phân tích đặc tính đầu ra của OLED

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ OLED

2.1 Giới thiệu chung về OLED

OLED (Organic Light Emitting Diodes) là một công nghệ phát sáng phẳng được làmbằng cách đặt một loạt các màng mỏng hữu cơ giữa hai điện cực Khi điện áp được ápdụng, ánh sáng phát ra OLED có thể được sử dụng để làm màn hình hiển thị và linhkiện phát sáng Vì OLED phát ra ánh sáng, chúng không yêu cầu đèn nền và mỏng hơn

và hiệu quả hơn màn hình LCD [15]

2.1.1 Các chất bán dẫn hữu cơ

2.1.1.1 Khái niệm

Chất bán dẫn hữu cơ là vật liệu hữu cơ có tính chất bán dẫnvới độ dẫn điện ở mức giữa

độ dẫn của vật liệu cách điện và kim loại [16]

2.1.1.2 Cấu tạo

Các chất hữu cơ trong đề tài này có các đặc điểm đáng lưu ý sau:

- Biểu đồ trạng thái năng lượng – HOMO và LUMO

- Orbitan phân tử

- Liên kết sigma và liên kết pi

- Bản chất hiện tượng phát quang

Trong phần này, ta chỉ nêu ra biểu đồ trạng thái năng lượng – HOMO (Highestoccupied Molecular Orbital) và LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) đểphục vụ cho bài luận văn này Trong đó:

- HOMO là mức điện tử quỹ đạo điền đầy cao nhất

- LUMO là mức năng lượng của điện tử ở quỹ đạo phân tử chưa điền đầy thấpnhất

Hình 2-1: Trạng thái năng lượng của hai mức HOMO và LUMO [1]

- Khoảng cách năng lượng giữa hai mức HOMO và LUMO được xem là vùngcấm của bán dẫn hữu cơ Hầu hết các polymer bán dẫn đều có mức năng lượngtrong khoảng 1.5eV đến 3eV thích hợp để chế tạo các linh kiện quang điện tửtrong vùng khả kiến

- Trong biểu đồ năng lượng của 2 lớp HOMO và LUMO thì các điện tích đượcthể hiện theo mức độ phân cực từ thấp đến cao Các loại đơn vị phân cực âm sẽ

có mức năng lượng thấp hơn mức LUMO và ngược lại các đơn vị phân cựcdương sẽ có mức năng lương cao hơn mức HOMO

- Lực hút giữa các đơn vị phân cực âm và cực dương tạo nên đơn vị phân cựcexciton Các trạng thái của đơn vị phân cực exciton sẽ có ảnh hưởng đến sự phát

xạ ánh sáng và hiệu suất vì nó phát xạ photon và giải phóng năng lượng tạo ranhiệt Ở nhiệt độ cao, các điện tử ở mức HOMO nhận được năng lượng đủ lớn

để kích thích nhảy lên vùng LUMO Hơn nữa, photon ánh sáng phải có mứcnăng lượng lớn hơn hiệu giữa hai vùng HOMO và LUMO thì mới có đủ nănglượng để nhảy lên vùng trên là vùng LUMO là nhờ có các hợp chất hữu cơ cấuthành nên và có thể dẫn điện được

2.1.1.3 Tính chất điện

Đa phần vật liệu hữu cơ hoạt động theo cơ chế hoping giúp các điện tích di chuyển từchỗ này sang chỗ khác Tuy nhiên khi pha thêm tạp chất thì độ dẫn của chúng tăng lênrất nhiều lần, cấu trúc khác nhau thì có tính chất dẫn khác nhau

Quá trình truyền dẫn gồm có:

- Truyền dẫn nội phân tử polymer

- Truyền dẫn giữa các phân tử

- Độ kết tinh trong mạch cao.

- Độ định hướng tốt

- Quá trình chế tạo không có khuyết tật

Đối với các chất bán dẫn thì cần thêm vào công thức trên hạt tải mang điện tíchdương Độ dẫn điện còn phụ thuộc vào nhiệt độ, nó thường tăng khi nhiệt độ giảm ứngvới các vật liệu làm bằng kim loại, nếu nhiệt độ hạ rất thấp thì sẽ dẫn đến siêu dẫn,ngược lại đối với các vật liệu hữu cơ khi nhiệt độ tăng thì độ dẫn sẽ tăng, tuy nhiên chỉđến một giới hạng nhất định vì khi nhiệt độ tăng quá lớn thì polymer bị thay đổi tínhchất dẫn đến phá vỡ cấu trúc

- Quang huỳnh quang và điện huỳnh quang

• Mối quan hệ giữa phổ hấp thụ, phổ phát quang và các trạng thái kíchthích của các bán dẫn hữu cơ ít có tính chất gióng nhau nên để tuận tiệncho việc phát triển lí thuyết chung dựa vào các yếu tố nào rất khó

• Phổ của một số polymer thì không trùng nhau Điều này ảnh hưởng ítnhiều đến trạng thái cũng như cấu trúc của polyme trong việc chế tạomàng hay dung môi

2.1.2 OLED cấu trúc đơn lớp

OLED đơn lớp có cấu tạo gồm lớp vật liệu hữu cơ đặt giữa các điện cực

Cực dương có cấu tạo từ các màng oxit dẫn điện trong suốt dùng để cung cấp hạt tải là

lỗ trống

Cực âm được cấu tạo từ các vật liệu mang tính chất của kim loại để có công thoát cao

có vai trò như là nguồn cung cấp điện tử Nhờ đó, các hạt tải này được phun vào lớphữu cơ để hình thành nên cặp điện tử

Hình 2-2: Cấu hình đơn lớp của OLED [2]

Bên cạnh đó cấu trúc này còn có một vài nhược điểm:

- Thứ nhất, vật liệu để tạo ra linh kiện để đáp ứng các yêu cầu phát quang, truyềntải các điện tích phải phù hợp với năng lương, các điện cực khác và độ bám củacác điện tích là cực kì khó khăn ở thời điểm hiện tại

- Thứ hai, đa phần vật liệu polymer và phân tử nhỏ có độ linh động hạt tải lỗtrống cao hơn electron để có thể truyền qua hết chiều dài của lớp phát quang màkhông tái hợp với bất kì điện tử nào, hoặc tái hợp phát quang bị dập tắt tại vị trígần các điện cực

- Thứ ba, các hạt tải không ổn định sẽ có tình trạng tích tụ gần các điện cực làmcản trở quá trình phun điện tích vào các lớp vật liệu hữu cơ

- Tóm lại, OLED hiện nay được chế tạo theo cấu trúc đa lớp, trong đó mỗi lớp chỉđóng một vai trò xác định, giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của linh kiện

2.1.3 OLED cấu trúc đa lớp

OLED đa lớp thường có 5 lớp trở lên bao gồm:

- Cực dương (Anode)

- Lớp HIL (Hole Injection Layer)

- Lớp HTL (Hole Transport Layer)

- Lớp EL (Electroluminescence Layer)

- Lớp ETL (Electron Transport Layer)

- Lớp EIL (Electron Injection Layer)

- Cực âm (Cathode)

Hình 2-3: Cấu trúc của OLED đa lớp [3]

2.1.4 Cấu tạo của OLED

Thực chất, OLED phát triển cũng dựa trên nền tảng của LED ( Light Emitting Diode)nhưng khác với LED thì OLED được sử dụng vật liệu từ các chất hữu cơ.Thường thìOLED sẽ có cấu tạo từ 2 lớp nhưng khi cấu tạo của OLED tăng thêm 1 lớp trở đi thìthiết kế các lớp được thêm sẽ có chức năng truyền tải điện tích từ cực âm đến lớp phátquang

Hình 2-4: Các lớp OLED [4]

Một OLED gồm các phần sau:

- Lớp substrate thường được làm làm từ nhựa trong, thủy tinh, Lớp này thường

có tác dụng chống đỡ cho OLED

- Cực dương sẽ lấy đi các điện tích khi dòng điện chạy qua

- Các lớp hữu cơ được tạo thành từ các phân tử hữu cơ

- Lớp dẫn được làm từ các phân tử hữu cơ dẻo có nhiệm vụ truyền tải các lỗ trống

từ cực dương

- Lớp phát sáng được làm từ các phân tử hữu cơ dẻo truyền tải điện tích từ cựcâm

- Cực âm sẽ tạo ra các điện tích khi có dòng điện chạy qua thiết bị

- Màu của sự phát sáng phụ thuộc vào quá trình chọn polymer hoặc các phân tửnhỏ thích hợp Các electron được phun từ vật liệu có công thoát thấp, trong khi

đó các lỗ trống được phun từ vật liệu có công thoát cao

- Cực dương trong suốt thường được chế tạo bởi các hợp chất ITO,ZnO…

- Lớp HIL thường được chế tạo bởi các hợp chất như: CuPc, NBP, … Bên cạnh

đó, lớp màng phát quang hữu cơ thường được chế tạo bởi các chất như: PPV, Alq3… và một số tạp tạo màu như DCM, , DCM2 …

MeH Lớp ETL thường được chế tạo bởi: Alq3, LiF… và thêm vào đó là một số tạp

2.1.5 Nguyên lý hoạt động OLED

Các OLED phát ra ánh sáng theo cách giống với các đèn LED Hiện tượng này cònđược gọi là hiện tượng lân quang

Hình 2-5: Nguyên lý phát quang của OLED [5]

Quá trình này xảy ra như sau:

- Đầu tiên, cho nguồn điện vào OLED để cung cấp cho OLED hoạt động

- Tiếp theo đó, dòng các electron chuyển động từ cực âm qua tới cực dương thôngqua các lớp hữu cơ

- Bên cạnh đó, các phân tử phát quang sẽ nhận được các electron từ cực âmtruyền

- Từ đó, các lớp phân tử hữu cơ sẽ nhận được các electron từ cực dương

- Hơn thế nữa, sự tiếp giáp giữa lớp phát quang và lớp dẫn sẽ có các electron gặpcác lỗ trống khi đó electron sẽ tái hợp với lỗ trống này để tạo ra năng lượng khihai photon va đập với nhau và tạo ra năng lượng để phát sáng

- Cuối cùng, lớp phát quang sẽ có màu sắc khác nhau phụ thuộc vào các chất hữu

cơ tạo thành Cường độ hay độ sáng của ánh sáng phụ thuộc vào lượng điệncung cấp Lượng điện càng lớn, ánh sáng càng sáng hơn

Cơ chế hoạt động của OLED dựa trên bốn quá trình chính, bao gồm :

- Sự phun hạt tải từ các điện cực vào lớp vật liệu hữu cơ

- Quá trình truyền hạt tải

- Hình thành cặp exciton điện tử - lỗ trống

- Sự tái hợp cặp điện tử lỗ trống và phát quang

2.2 Các lớp trong OLED

2.2.1 Cực dương

Cực dương cung cấp hạt tải lỗ trống cho OLED vì vậy vật liệu sử dụng đối với cựcdương phải có công thoát cao nhằm đảm bảo được sự phun các electron vào lỗ trốngcủa các lớp vật liệu hữu cơ bên cạnh đó còn phải có khả năng dẫn điện tốt và độ trongsuốt cao Thêm vào đó, các điện cực TCO phù hợp nhất cho việc sử dụng trong việcchế tạo OLED sẽ giúp số lượng lỗ trống được đảm bảo trong quá trình truyền tảielectron vào vì độ linh động của vật liệu bán dẫn sẽ linh động thường sẽ rất cao Điềunày, có tác dụng làm cân bằng các hạt tải để tăng hiệu suất phát quang

Bên cạnh điện cực TCO, ngày nay người ta thường sử dụng ITO ( Indium Tin Oxide)bởi vì nó có nhiều điểm ưu việt hơn so với TCO bởi vì có thể chế tạo ra bằng nhiềuphương pháp khác nhau như:

- Bốc bay nhiệt

- Bốc bay chùm điện tử

- Sử dụng xung laser

2.2.2 Lớp phun/ truyền lỗ trống (HIL/HTL)

Lớp này là lớp nằm giữa điện cực dương với lớp vật liệu phát quang, hai lớp này tăngcường vận chuyển và cung cấp các hạt electron vào các lỗ trống từ đó làm giảm điệnthế hoạt động kéo dài thời gian sống của linh kiện Bên cạnh đó, sử dụng lớp HIL vàlớp HTL còn nâng cao sự cân bằng lượng hạt tải trong vùng phát và làm tăng hiệu suấtphát quang

Thêm vào đó, lớp HIL và lớp HTL phải phù hợp giữa lớp phát quang và cực dương.Nói rõ hơn là công thoát của cực dương phải nhỏ hơn mức HOMO của lớp HIL và lớpHTL Bên cạnh đó, nó phải nhỏ hơn mức HOMO của lớp phát quang để đảm bảo quátrình truyền tải hạt không xảy ra sự cố trong quá trình hoạt động Một yêu cầu đặc biệtkhác đối với vật liệu HIL/HTL là nhiệt độ chuyển pha thủy tinh Hơn thế nữa, nhiệt độcũng sẽ là yếu tố ảnh hưởng đến sự liên hệ giữa hai lớp HIL và lớp HTL với cực dươngcủa OLED vì nhiệt độ chuyển pha cao sẽ có tính ổn định hơn đối với các hoạt động củaOLED

Tóm lại, lớp HIL và lớp HTL sẽ có thể phát triển và nâng cao hiệu quả hoạt động đốivới OLED bằng cách tạo ra các vật liệu có khả năng truyền lỗ trống

2.2.3 Lớp phát quang (EML)

Đây là lớp vô cùng quan trọng đối với OELD vì tại đây sẽ xảy ra sự phát xạ ánh sáng

do các exciton tái hợp lại với nhau.Do đó, vật liệu tạo nên lớp này phải đảm bảo hàihòa về mặt năng lượng so với các lớp khác trong cấu trúc của OLED đạt hiệu quả caonhất Thêm vào đó, lớp này phải có độ linh động cao để để đảm bảo sự phát quankhông bị tắt và lớp phát quang này phải phù hợp với sự ổn đinh về nhiệt độ cũng như

cá tác nhân khác làm ảnh hưởng

Tuy nhiên, các OLED dùng vật liệu huỳnh quan có độ tin cậy cao nưng hiệu quả phátquang thấp do các exciton đơn thấp khi đã được kích thích Hiện nay, do công nghệphát triển nên các exciton đã được sản xuất với tỉ lệ exciton cao hơn để mang lại hiệusuất cao nhất cho lớp phát quang

Hình 2-6: Quá trình phát quang OLED.[6]

Dựa vào nhu cầu cần thiết mà người ta có thể tạo ra màu sắc như mong muốn bằngcách thay đổi hợp chất của lớp này để phát ra bước sóng ánh sáng nằm trong phạm vimắt người có thể nhìn

Hình 2-7: Các loại hợp chất dùng để phát ra ánh sáng trong lớp EML [7]

Thông thường, do nhu càu thị trường nên người ta thường dùng các hợp chất sau để tạo

ra sự phát xạ màu sắc mong muốn:

- MEH – PPV phát ra ánh sáng đỏ

- DOO – PPV phát ra ánh sáng xanh lá

- PFO phát ra ánh sáng xanh dương

2.2.4 Lớp truyền/phun tải điện tử( ETL/EIL)

Là lớp nằm giữa cực âm và lớp phát quang nên lớp này có vai trò tăng cường tìnhtruyền dẫn các điện tích đảm bảo cân bằng cho lớp phát sáng và cực âm Vật liệu đểchế tạo ra lớp phát quang đều có tính chất truyền lỗ trống sẽ giảm được sự chênh lệch

về hạt tải Bên cạnh đó, nó có có chức năng khóa các lỗ trống để đảm bảo các excitonthành cặp Hơn thế nữa, một lỗ trống truyền đi cần có 1 ái lực electron cao và nănglượng ion thấp, độ linh động cao,sự tương thích với các vật liệu khác nhằm tương thíchcho các linh kiện

Các vật liệu truyền điện tử phổ biến hiện nay chủ yếu là vật liệu phân tử nhỏ, được chiathành một số nhóm chính như sau dựa trên thành phần hóa học :

2.2.5 Cực âm

Cực âm trong OLED cũng rất quan trọng vì nó phải có các yêu cầu về khả năng dẫnđiện, khả năng liên kết với các vật liệu hữu cơ , độ bền, đặc biệt là ít chịu tác động vớinhiệt độ

2.3 Phân loại

2.3.1 OLED ma trận chủ động (Active Matrix OLED)

OLED ma trận chủ động có đầy đủ các lớp cơ bản của OLED bao gồm: lớp cực âm,lớp phân tử hữu cơ và lớp cực dương Bên cạnh đó, một mạng lưới transistor sẽ phủ lênbên trên lớp cực dương để tạo thành một ma trận pixel để có thể kiểm soát được pixelnào đang bật và pixel nào đang tắt để kiểm soát hình ảnh được tạo ra theo mong muốn

Hình 2-8: Oled ma trận chủ động [8]

OLED ma trận chủ động tiêu thụ ít điện năng hơn OLED ma trân bị động bởi vì lớpTFT ( Thin Film Transistor ) cần ít điện hơn Vì vậy, chúng rất phù hợp cho các mànhình lớn Tuy nhiên, OLED ma trận chủ động có tốc độ làm tươi nhanh hơn nên phùhợp cho video nên ngày nay đa số loại này được dùng hiển thị cho các màn hình máytính, các TV với màn hình có độ phân giải cao

2.3.2 OLED trắng (White OLED)

OLED trắng là loại OLED phát ra ánh sáng trắng có tính chất đồng nhất nên ngày naychúng thay thế cho bóng đèn huỳnh quang trong các cao ốc hoặc căn hộ vì sự tiết kiệmnăng lương của nó và độ sáng của nó cũng có cường độ sang ngang với bóng đèn dâytóc trên thị trường

Hình 2-9: OLED trắng [9]

2.3.3 OLED ma trận thụ động (Passive Matrix OLED)

OLED ma trận thụ động có các dải cực dương được xếp vuông góc với các dải cực âm.Khi cung cấp dòng điện cho các dải điện cực nào đó thì chỗ giao nhau gọi là điểm ảnh(pixel) sẽ phát sáng vàđộ sáng của OLED sẽ tỉ lệ thuận với dòng điện vào

2.3.4 OLED gấp được (Foldable OLED)

OLED gấp được có màn hình hiển thị được làm từ các vật liệu nhựa hoặ kim loại dẻo

để chúng có thể gấp được Bên cạnh đó, tuổi thọ của loại màn hình này khá cao cùngvới màn hình của chúng khá nhẹ nên thường được dùng trong các công nghệ hiển thịnhư các thiết bị di động, máy nghe nhạc….Vì chúng có cấu tạo dẻo nên hiện tượng vỡmàn hình sẽ khó gặp trên loại màn hình này vì độ dẻo dai của chúng

Hình 2-11: OLED gấp được [11]

2.3.5 OLED phát sáng đỉnh (top-emitting OLED)

OLED phát xạ đỉnh được cấu tạo bởi một tấm nền có thể phản xạ được và loại này sẽ

có thể sử dụng trong các thẻ thông minh dựa trên nguyên lý ma trận động

Hình 2-12: OLED phát sáng đỉnh [12]

2.3.6 OLED trong suốt (transparent OLED)

OLED trong suốt sẽ có cấu tạo từ các thành phần có cấu tạo trong suốt Khi cho nóphát sáng, ánh sáng của nó sẽ phát ra theo hai hướng OLED trong suốt có thể có kiểu

ma trận thụ động hoặc có thể có kiểu ma trận chủ động Công nghệ OLED này có thểđược dùng làm màn hiển thị trên kính ô tô hay máy bay

Hình 2-13: OLED trong suốt [13]

2.4 So sánh LED và OLED

- Có góc nhìn 30 độ, tiêu hao năng

lượng ít (2-10v)

- Có phổ màu khoảng 262.000 màu

- Có ảnh xanh da trời mạnh trong

- OLED có tầm nhìn rônghơn(170 độ)

- Màn hình tiêu hao ít nănglượng

- OLED có phổ màu rộng (16,78triệu màu)

- OLED có màu trung thực thểhiện màu đen sâu

- Có độ tương phản cao khoảng3000:1

- Chi phí caoBảng 2-1: So sánh giữa LED và OLEDKết luận: Tùy vào nhu cầu và mục đích sử dụng sẽ dẫn đễn việc nên chọn màn hìnhnào là phù hợp

2.5 Độ bền OLED

OLED đang tăng dần những ứng dụng mang tính thương mại trong vài năm gần đây.Với hiệu suất đã và đang được cải tiến sau vài thập niên nghiên cứu, tuy nhiên độ bềncủa OLED vẫn là rào cản cho những ứng dụng của nó Tuổi thọ của linh kiện, cả trongkhi hoạt động lẫn lúc bảo quản cần phải được nâng cao trước khi OLED có thể đượctìm thấy trong những ứng dụng như là màn hình TV, màn hình smartphone…

2.6 Ưu điểm

Công nghệ LCD hiện là lựa chọn số một trong các thiết bị nhỏ và cũng rất phổ biếntrong các TV màn hình lớn Công nghệ đèn LED thường được dùng để tạo thành cácchữ số trên các đồng hồ điện tử và các thiết bị điện tử khác Công nghệ OLED đưa rarất nhiều ưu điểm so với các công nghệ trên:

- Cấu tạo của OLED ngày nay đã nhẹ hơn rất nhiều so với trước đây, thêm vào đó

độ mỏng cũng được tối ưu hóa hơn và đối với một vài loại OLED thì đã xuấthiện màn hình có cấu tạo mềm dẻo hơn các công nghệ hiển thị trước đó

- Hiện nay, tấm nền OLED dẻo đang dần được thay thế cho phù hợp với côngnghệ hiện tại để tránh vỡ màn hình

- Độ sáng của OLED sáng hơn

- Tiêu thụ điện năng ít so với các công nghệ hiển thị trước như LCD hay LED

- OLED được chế tạo dễ hơn vì hiện nay đa số các công ty tập đoàn công nghệlớn đang tập trung sản xuất loại OELD dẻo thay cho các loại OLED cứng vàchúng có thể làm được tấm nền hiển thị với kích thước lớn

- OLED có dải màu rộng hơn nên cho độ trung thực màu sắc tốt hơn

2.8 Ứng dụng hiện nay của OLED

Vì tiêu tốn điện năng thấp nên OLED được các tập đoàn công ty sản xuất hàng loạt tiêubiểu như Samsung, Sony,….để tích hợp lên màn hình TV, Smartphone với sự hiển thịtrung thực về màu sắc đã bước đầu thành công Tuy nhiên, công nghệ này còn khá làhạn chế về mặt vật liệu chế tạo nên việc chế tạo khó khăn

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ATLAS

3.1 Tổng quan về phần mềm

ATLAS là một thiết bị giả lập thiết bị hai và ba chiều vật lý Nó dự đoán các hành vicủa các cấu trúc bán dẫn xác định và cung cấp cái nhìn sâu vào các cơ chế vật lý nội tạiliên quan đến hoạt động của thiết bị

ATLAS có thể được sử dụng độc lập hoặc như một công cụ cốt lõi trong môi trường

mô phỏng VIRTUAL WAFER của Silvaco

3.1.1 Cấu trúc đầu vào và đầu ra trong phần mềm Atlas

Hầu hết các mô phỏng ATLAS sử dụng hai tệp nhập Tệp đầu vào đầu tiên là tệp vănbản có chứa lệnh cho ATLAS để thực thi Tệp đầu vào thứ hai là tệp cấu trúc xác địnhcấu trúc sẽ được mô phỏng

ATLAS tạo ra ba loại tệp xuất Loại đầu tiên của tập tin đầu ra là đầu ra chạy-thời gian,cung cấp cho bạn sự tiến bộ và các thông báo lỗi và cảnh báo khi tiến hành mô phỏng.Loại thứ hai của tệp tin đầu ra là tệp nhật ký, lưu trữ tất cả điện áp đầu cuối và dòng từphân tích thiết bị Loại thứ ba của tệp tin đầu ra là tệp giải pháp lưu trữ dữ liệu 2D và3D liên quan đến các giá trị của các biến giải pháp trong thiết bị tại một điểm sai lệchnhất định

Hình 3-14: Cấu trúc đầu vào và đầu ra[14]

3.1.2 Phương thức hoạt động

ATLAS thường được sử dụng kết hợp với môi trường thời gian chạy DECKBUILD, hỗtrợ cả thao tác tương tác và chế độ hàng loạt

3.1.2.1 Chế độ tương tác Với DeckBuild

Để bắt đầu ATLAS trong DECKBUILD, gõ:

deckbuild -asNếu bắt đầu từ một tập tin đầu vào hiện có, hãy bắt đầu DECKBUILD bằng cách gõ:

deckbuild -as <nhập tên tệp>

Thời gian chạy cho thấy việc thực hiện mỗi lệnh ATLAS và bao gồm các thông báo lỗi,cảnh báo, các tham số chiết xuất, và các đầu ra quan trọng khác để đánh giá mỗi lầnchạy ATLAS

3.1.2.2 Chế độ theo đợt với DECKBuild

Để sử dụng DECKBUILD ở chế độ không tương tác hoặc theo đợt, hãy thêm tham số-run vào lệnh bắt đầu DECKBUILD

Sử dụng lệnh này yêu cầu phải chạy hệ thống X-Windows cục bộ Công việc này chạybên trong một biểu tượng DECKBUILD trên terminal và tự động thoát khi mô phỏngATLAS hoàn tất

3.1.2.3 Chạy ATLAS bên trong Deckbuild

Mỗi ATLAS chạy bên trong DECKBUILD nên bắt đầu với dòng:

go atlasMột tập tin chứa tín hiệu sẽ chạy tách ra với một dòng khi sử dụng cấu trúc lệnh goatlas

Phần mềm sẽ chạy trên một phiên bản nhất định Bên cạnh đó, các câu lệnh sẽ cungcấp tham số khi chạy phần mềm Atlas

3.1.2.4 Chế độ theo đợt mà không cần DECKBUILD

Để chạy ATLAS trực tiếp dưới UNIX, sử dụng lệnh:

atlas <tên tập tin đầu vào>

Để lưu sản lượng thời gian chạy vào một tệp tin, không sử dụng lệnh chuyển hướng

3.1.2.5 Chế dộ không của sổ với DECKBUILD

Đối với hoạt động Windows hoàn toàn không X của DECKBUILD, sử dụng tham số-ascii Ví dụ:

deckbuild -run -ascii -as <tên tập tin đầu vào> -outfile <tên tập tin đầu ra>Lệnh này chỉ đạo DECKBUILD chạy mô phỏng ATLAS mà không có cửa sổ hoặc biểutượng DeckBuild

Khi sử dụng chế độ lô, sử dụng hậu tố lệnh UNIX, &, để tách công việc khỏi trình baolệnh hiện tại

3.1.3 Truy cập các ví dụ

Các ví dụ được truy cập từ hệ thống trong DECKBUILD Để chọn và tải một ví dụ:

- Khởi động DECKBUILD với ATLAS làm trình mô phỏng, được mô tả trongphần trước

- Sử dụng nút chuột trái để kéo trình đơn Kiểm soát Chính

Chọn ví dụ Một chỉ mục sẽ xuất hiện trong một cửa sổ Deckbuild

Hình 3-15: Ví dụ trong deckbuild trong Atlas user[14]

3.1.4 Cú pháp trong ATLAS

Một tệp lệnh ATLAS là một danh sách các lệnh cho ATLAS để thực thi Danh sách nàyđược lưu dưới dạng tệp tin văn bản ASCII có thể được chuẩn bị trong DECKBUILDhoặc trong bất kỳ trình soạn thảo văn bản nào Chuẩn bị một tệp tin đầu vào trongDECKBUILD được ưu tiên hơn

3.1.4.1 Các câu lệnh và tham số

Tệp nhập chứa một chuỗi các câu lệnh Mỗi câu lệnh bao gồm một từ khóa xác địnhcâu lệnh và tập hợp các tham số Định dạng chung là:

<STATEMENT> <PARAMETER> = <VALUE>

Với một vài trường hợp ngoại lệ, cú pháp đầu vào không phân biệt chữ hoa chữthường

Đối với bất kỳ <STATEMENT> nào, ATLAS có thể có bốn loại khác nhau cho tham số

<VALUE>

Một ví dụ của một dòng Statement là:

DOPING UNIFORM N.TYPE CONCENTRATION = 1.0e16 REGION = 1

OUTFILE= my.dopTất cả các mục khác là các thông số của câu lệnh DOPING UNIFORM và N.TYPE làcác tham số logic

Các từ khóa tuyên bố phải đến đầu tiên nhưng thứ tự của các thông số trong một tuyên

bố là không quan trọng

ATLAS có thể đọc đến 256 ký tự trên một dòng Nhưng tốt hơn là nên truyền các câulệnh đầu vào dài qua nhiều dòng để làm cho tệp đầu vào dễ đọc hơn Ký tự \ ở cuốidòng cho biết sự tiếp tục

3.1.4.2 Lệnh của các lệnh ATLAS

Trật tự trong báo cáo xảy ra trong một tập tin đầu vào ATLAS là rất quan trọng Cónăm nhóm các câu lệnh phải xuất hiện đúng thứ tự Nếu không, một thông báo lỗi sẽxuất hiện, có thể gây ra hoạt động không chính xác hoặc chấm dứt chương trình

Thứ tự các câu lệnh trong định nghĩa lưới, định nghĩa cấu trúc và các nhóm giải phápcũng rất quan trọng Nếu không, nó cũng có thể gây ra hoạt động không chính xác hoặcchấm dứt của chương trình

3.1.4.3 Menu lệnh của DeckBuild

Các Command Menu DeckBuild (Command Menu) có thể giúp bạn tạo ra các tập tinđầu vào Menu này được tìm thấy dưới nút Commands trên màn hình chính củaDECKBUILD'S

Menu lệnh cho phép bạn truy cập cửa sổ bật lên mà bạn nhập thông tin Khi bạn chọnnút Write, các câu lệnh đúng cú pháp được ghi vào vùng soạn thảo văn bản

3.1.4.4 Bắt đầu nhanh PISCES-II

Phần này là một bước khởi đầu cho những ai có thể quen thuộc với cú pháp và sử dụngchương trình PISCES-II của trường Đại học Stanford hoặc các trình mô phỏng thiết bịkhác có nguồn gốc từ chương trình này

Sự khác biệt chính giữa ATLAS và PISCES-II là:

- Tất cả các đồ họa được xử lý bởi một chương trình đồ họa tương tác riêng biệt,TONYPLOT Các lệnh đồ họa PISCES-II, chẳng hạn như PLOT 1D, PLOT.2D,CONTOUR, VECTOR là tùy chọn

- Không cần phải mô phỏng các mô phỏng ATLAS cá nhân riêng lẻ thành các tậptin đầu vào riêng biệt

- Giao diện từ quá trình xử lý sang mô phỏng thiết bị được xử lý mặc dù một địnhdạng tệp duy nhất tương thích với các chương trình khác Tệp được đọc bởiATLAS là định dạng tệp đầu ra mặc định của ATHENA Không có định dạngtệp đặc biệt cho giao diện là bắt buộc

- Khi xác định cấu trúc lưới trong ATLAS, không cần phải có cú pháp NODE vàLOCATION để xác định số đường lưới chính xác trong X và Y

- Sử dụng lệnh REGRID không được khuyến khích do việc tạo ra các tam giácnghiêng

- Tất cả các lệnh lựa chọn phương pháp số và các tham số đều có trong câu lệnhMETHOD Câu lệnh SYMBOLIC không được sử dụng

- Các lệnh mục đích chung khác nhau thực sự là một phần của môi trường ngườidùng DECKBUILD Bao gồm SET, EXTRACT, GO, SYSTEM, và SOURCE

- Thay thế biến được hỗ trợ cho cả hai biến số và chuỗi sử dụng câu lệnh SET vàbiểu tượng $

3.2 Sơ lược về thiết kế và giao diện

Khi cài phần mềm Atlas xong chúng ta sẽ thấy xuất hiện trên màn hình biểu tượng củaSEDA Tools

Hình 3-16: Biểu tượng Seda ToolsSau đó, khi nhấp vào biểu tượng trên ta sẽ thấy được chương trình Deckbuild xuất hiệntrong Folder Shortcut

Hình 4-17: Phần mềm Deckbuild trong Folder Shortcut

Kế tiếp, nhấn vào chương trình Deckbuild ta sẽ thấy xuất hiện của sổ giao diện củaDeckbuild

Hình 3-18: Giao diện DeckbuildCuối cùng, ta chỉ cần nhập code chương trình cần chạy rồi nhấn RUN để chạy ra kếtquả cần mô phỏng

3.3 Cấu trúc lệnh khi mô phỏng OLED

Trước khi mô phỏng, ta cần phải biết các lệnh trên phần mềm Deckbuild để dễ dàngthao tác hơn Trong luận văn lần này ta chỉ dùng một số lệnh cơ bản để giúp bài luậnvăn hoàn thiện hơn:

 Cú pháp

LX.MESH NODE = <n> LOCATION = <n>

LX MESH SPACING = <n> LOCATION = <n>

LY MESH NODE = <n> LOCATION = <n>

LY.MESH SPACING = <n> LOCATION = <n>

 Mô tả

o NODE chỉ định chỉ số đường lưới Các đường lưới được gán liên tiếp

o LOCATION xác định vị trí của đường lưới

o SPACING xác định khoảng cách lưới tại các vị trí lưới xác định bởitham số LOCATION Nếu tham số SPACING được chỉ định, thìkhông nên chỉ định tham số Node

- MATERIAL

• Kết hợp các tham số vật lý với vật liệu trong lưới Các giá trị mặc định tham

số cho chất bán dẫn tiêu chuẩn được trình bày trong Phụ lục B: "Hệ thốngVật liệu"

o DEVICE xác định thiết bị nào mà tuyên bố MATERIAL nên áp dụngcho mô phỏng MIXEDMODE Từ đồng nghĩa cho tham số này làSTRUCTURE

o MATERIAL xác định vật liệu nào trong bảng trong Phụ lục B: "Hệthống Vật liệu" mà Tuyên bố về TÀI LIỆU nên áp dụng Nếu một vậtliệu được chỉ định, thì tất cả các khu vực được xác định là gồm có vậtliệu đó sẽ bị ảnh hưởng

o Lưu ý: Bạn có thể chỉ định các thông số logic sau để chỉ ra vật liệuthay vì gán tham số MATERIAL: SILICON, GAAS, POLYSILI,GERMAINU, SIC, SEMICOND, SIGE, ALGAAS, A-SILICO,

o DIAMOND, HGCDTE, INAS, INGAAS, INP, S.OXIDE, ZNSE,ZNTE, ALINAS, GAASP, INGAP và MINASP

o NAME xác định khu vực nào nên sử dụng tuyên bố MATERIAL Lưu

ý rằng tên phải khớp với tên được chỉ định trong tham số NAME củatuyên bố REGION hoặc số vùng

o REGION xác định số vùng mà các thông số này áp dụng Nếu cónhiều hơn một vùng bán dẫn, thì chỉ cho phép các đặc tả của các tham

số khác nhau cho mỗi vùng Nếu REGION không được chỉ định, tất

cả các khu vực trong cấu trúc sẽ bị thay đổi

o STRUCTURE là một từ đồng nghĩa với DEVICE