Encapsulation and stability of organic devices upon water ingress

Organic electronic devices like organic solar cells and organic light-emitting diodes quickly degrade in ambient conditions if left unprotected. High susceptibility to moisture necessitates their encapsulation. The maximum water ingress acceptable to achieve reasonable lifetimes ranges several orders of magnitudes below industrial flexible barrier solutions. In this work, an electrical Ca-Test is used to optimize and investigate moisture barriers towards their application in device encapsulation. Aside from substantial improvement of the measurement system, atomic layer deposited, sputtered, and thermally evaporated barriers are screened and their water vapor transmission rates measured down to 2*10^(-5) g(H2O)/(m²*d) at 38 °C and 90% RH. Completely new encapsulation techniques are presented using novel molecular layer deposition interlayers or lamination of independently processed barriers. This way, simple Al layers become high-end moisture barriers. Furthermore, different single layer barriers are exposed to a wide variety of climates. An in-depth analysis of water permeation mechanics reveals sorption governed by Henry's law as well as dominance of interface diffusion below the barrier at late test stages. Investigated moisture barriers are applied to organic light-emitting diodes as well as solar cells and great improvements of lifetimes are observed. In addition, significant improvements in stability towards water ingress are witnessed upon the integration of adhesion layers at the cathode interface. Lastly, the great potential and applicability of this technology is showcased by the production and aging of fully flexible, highly efficient, stable organic solar cells.Organische Elektronik-Bauteile wie organische Solarzellen und organische Leuchtdioden degradieren in kürzester Zeit, wenn sie ungeschützt feuchter Luft ausgesetzt sind. Ihre starke Anfälligkeit gegenüber Wasserdampf macht ihre Verkapselung notwendig. Der maximale Wassereintritt, der für sinnvolle Lebensdauern noch zulässig erscheint, liegt jedoch noch mehrere Größenordnungen unter dem, was mit existierenden Technologien erreicht werden kann. In der vorliegenden Arbeit wird ein elektrischer Kalzium-Korrosionstest benutzt, um Barrieresysteme auf ihre Anwendbarkeit als Verkapselung organischer Bauelemente hin zu untersuchen und zu optimieren. Abgesehen von signifikanten Verbesserungen am Messsystem werden Wasserdampfbarrieren aus Atomlagenabscheidungs-, Kathodenzerstäubungs- und Verdampfungsprozessen vermessen. Dabei werden außerordentlich niedrige Wasserdampfdurchtrittsraten von nur 2*10^(-5) g(H2O)/(m²*d) in einem Alterungsklima von 38 °C und 90% relativer Feuchte verzeichnet. Vollkommen neue Verkapselungstechniken werden realisiert, wie etwa die Integration von Zwischenschichten durch Molekularlagenabscheidung oder die Lamination zweier Barrieren, die unabhängig voneinander prozessiert werden. Dieser Prozess verwandelt einfache Al Schichten in qualitativ hochwertige Wasserdampfbarrieren. Des Weiteren werden verschiedene Einzelschicht-Barrieren einer breiten Klimavariation ausgesetzt. Dies ermöglicht die genaue Analyse der Permeationsmechanismen des Wassers. Es wird gezeigt, dass Sorption hier dem Henry'sche Gesetz folgt. Diffusion entlang der Grenzfläche unterhalb der Barriere dominiert die Permeation zu späten Testzeiten. Die untersuchten Wasserdampfbarrieren werden an organischen Leuchtdioden und Solarzellen erprobt und zeigen große Verbesserungen bezüglich ihrer Lebensdauern. Darüber hinaus zeigt sich eine stark verbesserte Resistenz gegenüber Wassereintritt, wenn eine zusätzliche Adhäsionsschicht unter der Kathodengrenzfläche integriert wird. Letztendlich zeigt sich das große Potential und die Anwendbarkeit der Ergebnisse in der hohen Effizienz und langen Lebensdauer vollflexibler, verkapselter organischer Solarzellen

Rauschanalysen am induktiven, kapazitiven und mikrowelleninduzierten Plasma in Kombination mit unterschiedlichen pneumatischen Zerstäubern bei emissionsspektrometrischen Bestimmungen in wäßrigen und organischen Medien

In der vorliegenden Arbeit wurden Rauschanalysen bei dem induktiv gekoppelten Plasma (ICP), dem kapazitiv gekoppelten Plasma (CMP) und dem mikrowelleninduzierten Plasma (MIP) aufgenommen. Rauschanalysen sind in der optischen Emissionsspektrometrie geeignete Mittel, mit deren Hilfe man Störungen durch unterschiedliche Quellen, wie z.B. Probenzuführungssyteme, aufdecken kann. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, gezielt Verbesserungen durchzuführen wie z.B der mit einem analytischen Verfahren erreichbaren Präzision. Da in der optischen Emissionsspektrometrie mit einem Plasma als Anregungsquelle Probenzuführungssysteme die größten Rauschquellen darstellen, wurden gezielt im Fall des ICPs und CMPs pneumatische Zerstäubersysteme, bestehend aus peristaltischer Pumpe, Zerstäuber und Zerstäuberkammer, sowohl im Betrieb mit wäßrigen als auch organischen Lösungen, untersucht. Deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Zerstäubern und den dazugehörigen Zerstäuberkammern konnten festgemacht werden. Da die größten Störungen durch die Pulsation der peristaltischen Pumpe verursacht werden, wurden ebenfalls auch verschiedene Pumpensysteme untersucht. Abhängigkeiten konnten nicht nur auf Probenzuführungssyteme sondern auch auf den in der Lösung vorhandenen Gesamtsalzgehalt aufgezeigt werden. Rauschanalysen am MIP wurden im Zusammenhang mit dessen Betrieb mit einer neuartigen elektrochemischen Hydriderzeugung durchgeführt. Eine praktische Anwendung von Rauschanalysen wurde aufgezeigt bei der Auswahl eines geeigneten Zerstäubersystems für die Bestimmung von Elementen in weichmagnetischen Legierungen sowie bei der Adaption geeigneter Analysenbedingungen im Fall des stabilen Betrieb eines ICPs mit organischen Lösungen. Der stabile Betrieb eines ICP mit organischen Lösungen mußte gewährleistet werden, da in einem weiteren Teil dieser Arbeit mit Hilfe eines "online"-Verfahrens eine Abtrennung von Zirkon aus Zirkondioxidkeramiken in organischen Lösungen durchgeführt wurde. Die Abtrennung erfolgte durch die spezifische Komplexion des Zirkons mit Hilfe des Komplexbildners Theonyltrifluoroaceton und anschließender Fixierung des Komplexes auf einer Mikrosäule, die mit einem oberflächenmodifizierten Silikagel (Reversed Phase-18), gefüllt war. Die Abtrennung des sehr linienreichen Matrixelementes Zirkon führte zu einer deutlichen Vereinfachung der Bestimmung der Elementspuren Magnesium, Mangan und Yttrium, bei denen die Bestimmung der jeweiligen Konzentration mit Hilfe des ICPs erfolgte. Die Nachweisgrenzen für diese drei Elemente konnten deutlich gegenüber dem früher angewandten Verfahren mit der Flammenatomabsorptionspektrometrie (FAAS) verbessert werden

Encapsulation and stability of organic devices upon water ingress

Organic electronic devices like organic solar cells and organic light-emitting diodes quickly degrade in ambient conditions if left unprotected. High susceptibility to moisture necessitates their encapsulation. The maximum water ingress acceptable to achieve reasonable lifetimes ranges several orders of magnitudes below industrial flexible barrier solutions. In this work, an electrical Ca-Test is used to optimize and investigate moisture barriers towards their application in device encapsulation. Aside from substantial improvement of the measurement system, atomic layer deposited, sputtered, and thermally evaporated barriers are screened and their water vapor transmission rates measured down to 2*10^(-5) g(H2O)/(m²*d) at 38 °C and 90% RH. Completely new encapsulation techniques are presented using novel molecular layer deposition interlayers or lamination of independently processed barriers. This way, simple Al layers become high-end moisture barriers. Furthermore, different single layer barriers are exposed to a wide variety of climates. An in-depth analysis of water permeation mechanics reveals sorption governed by Henry's law as well as dominance of interface diffusion below the barrier at late test stages. Investigated moisture barriers are applied to organic light-emitting diodes as well as solar cells and great improvements of lifetimes are observed. In addition, significant improvements in stability towards water ingress are witnessed upon the integration of adhesion layers at the cathode interface. Lastly, the great potential and applicability of this technology is showcased by the production and aging of fully flexible, highly efficient, stable organic solar cells.Organische Elektronik-Bauteile wie organische Solarzellen und organische Leuchtdioden degradieren in kürzester Zeit, wenn sie ungeschützt feuchter Luft ausgesetzt sind. Ihre starke Anfälligkeit gegenüber Wasserdampf macht ihre Verkapselung notwendig. Der maximale Wassereintritt, der für sinnvolle Lebensdauern noch zulässig erscheint, liegt jedoch noch mehrere Größenordnungen unter dem, was mit existierenden Technologien erreicht werden kann. In der vorliegenden Arbeit wird ein elektrischer Kalzium-Korrosionstest benutzt, um Barrieresysteme auf ihre Anwendbarkeit als Verkapselung organischer Bauelemente hin zu untersuchen und zu optimieren. Abgesehen von signifikanten Verbesserungen am Messsystem werden Wasserdampfbarrieren aus Atomlagenabscheidungs-, Kathodenzerstäubungs- und Verdampfungsprozessen vermessen. Dabei werden außerordentlich niedrige Wasserdampfdurchtrittsraten von nur 2*10^(-5) g(H2O)/(m²*d) in einem Alterungsklima von 38 °C und 90% relativer Feuchte verzeichnet. Vollkommen neue Verkapselungstechniken werden realisiert, wie etwa die Integration von Zwischenschichten durch Molekularlagenabscheidung oder die Lamination zweier Barrieren, die unabhängig voneinander prozessiert werden. Dieser Prozess verwandelt einfache Al Schichten in qualitativ hochwertige Wasserdampfbarrieren. Des Weiteren werden verschiedene Einzelschicht-Barrieren einer breiten Klimavariation ausgesetzt. Dies ermöglicht die genaue Analyse der Permeationsmechanismen des Wassers. Es wird gezeigt, dass Sorption hier dem Henry'sche Gesetz folgt. Diffusion entlang der Grenzfläche unterhalb der Barriere dominiert die Permeation zu späten Testzeiten. Die untersuchten Wasserdampfbarrieren werden an organischen Leuchtdioden und Solarzellen erprobt und zeigen große Verbesserungen bezüglich ihrer Lebensdauern. Darüber hinaus zeigt sich eine stark verbesserte Resistenz gegenüber Wassereintritt, wenn eine zusätzliche Adhäsionsschicht unter der Kathodengrenzfläche integriert wird. Letztendlich zeigt sich das große Potential und die Anwendbarkeit der Ergebnisse in der hohen Effizienz und langen Lebensdauer vollflexibler, verkapselter organischer Solarzellen

WHIP, BABIP, and FIP: the role of radio broadcasters in the diffusion of advanced statistics in Major League Baseball broadcasts

Master of ScienceDepartment of Journalism and Mass CommunicationsBarbara DeSantoThe purpose of this study was to take a closer look at the use of advanced statistics in Major League Baseball (MLB) radio broadcasts and the possible effects usage could have on the roles of MLB broadcasters. This study used a theoretical framework supported by role theory and diffusion of innovations theory. The study employed in-depth interviews of eight MLB radio broadcasters to get a better understanding of the broadcasters’ thoughts on the value of advanced statistics, how using advanced statistics could affect their role as a broadcaster, the factors that influence the potential inclusion of advanced statistics in their broadcasts, and ultimately, whether broadcasters perceived advanced statistics as a trend or a fad. The interviews revealed a number of things about the baseball broadcasting industry with disagreements appearing in regards to techniques in using advanced statistics in broadcasts and the value of advanced statistics to listeners. Despite the disagreements, the most important finding was the unanimous belief that advanced statistics are not a fad, but rather something that will remain a part of baseball broadcasts going forward

Does increasing biology teacher knowledge of evolution and the nature of science lead to greater advocacy for the teaching of evolution in schools?

This study investigated whether or not an increase in secondary science teacher knowledge about evolution and the nature of science gained from completing a graduate-level evolution course was associated with greater preference for the teaching of evolution in schools. Forty-four precertified secondary biology teachers participated in a 14-week intervention designed to address documented misconceptions identified by a precourse instrument. The course produced statistically significant gains in teacher knowledge of evolution and the nature of science and a significant decrease in misconceptions about evolution and natural selection. Nevertheless, teachers\u27 postcourse preference positions remained unchanged; the majority of science teachers still preferred that antievolutionary ideas be taught in school

Measuring knowledge of natural selection: A comparison of the C.I.N.S., an open-response instrument, and an oral interview

Growing recognition of the central importance of fostering an in-depth understanding of natural selection has, surprisingly, failed to stimulate work on the development and rigorous evaluation of instruments that measure knowledge of it. We used three different methodological tools, the Conceptual Inventory of Natural Selection (CINS), a modified version of Bishop and Anderson\u27s (Bishop and Anderson [1990] Journal of Research in Science Teaching 27: 415-427) open-response test that we call the Open Response Instrument (ORI), and an oral interview derived from both instruments, to measure biology majors\u27 understanding of and alternative conceptions about natural selection. We explored how these instruments differentially inform science educators about the knowledge and alternative conceptions their students harbor. Overall, both the CINS and ORI provided excellent replacements for the time-consuming process of oral interviews and produced comparable measures of key concept diversity and, to a lesser extent, key concept frequency. In contrast, the ORI and CINS produced significantly different measures of both alternative conception diversity and frequency, with the ORI results completely concordant with oral interview results. Our study indicated that revisions of both the CINS and ORI are necessary because of numerous instrument items characterized by low discriminability, high and/or overlapping difficulty, and mismatches with the sample. While our results revealed that both instruments are valid and generally reliable measures of knowledge and alternative conceptions about natural selection, a test combining particular components of both instruments--a modified version of the CINS to test for key concepts, and a modified version of the ORI to assess student alternative conceptions--should be used until a more appropriate instrument is developed and rigorously evaluated

Polymorphism in sulfadimidine/4- aminosalicylic acid cocrystals: solid-state characterization and physicochemical properties

YesPolymorphism of crystalline drugs is a common phenomenon. However, the number of reported polymorphic cocrystals is very limited. In this work, the synthesis and solid state characterisation of a polymorphic cocrystal composed of sulfadimidine (SD) and 4- aminosalicylic acid (4-ASA) is reported for the first time. By liquid-assisted milling, the SD:4-ASA 1:1 form I cocrystal, the structure of which has been previously reported, was formed. By spray drying, a new polymorphic form (form II) of the SD:4-ASA 1:1 cocrystal was discovered which could also be obtained by solvent evaporation from ethanol and acetone. Structure determination of the form II cocrystal was calculated using high resolution X-ray powder diffraction. The solubility of the SD:4-ASA 1:1 cocrystal was dependent on the pH and predicted by a model established for a two amphoteric component cocrystal. The form I cocrystal was found to be thermodynamically more stable in aqueous solution than form II, which showed transformation to form I. Dissolution studies revealed that the dissolution rate of SD from both cocrystals was enhanced when compared to a physical equimolar mixture and pure SD.Science Foundation Ireland (SFI) under Grant Number 07/SRC/B1158 and SFI/12/RC/2275

The future of natural selection knowledge measurement: A reply to Anderson et al. (2010)

The development of rich, reliable, and robust measures of the composition, structure, and stability of student thinking about core scientific ideas (such as natural selection) remains a complex challenge facing science educators. In their recent article (Nehm & Schonfeld 2008), the authors explored the strengths, weaknesses, and insights provided by a detailed exploration of three commonly used measures of student thinking about natural selection in a large sample of underrepresented minority students. One of their core findings was that all of the tools they studied--including the CINS--have strengths and weaknesses that must be carefully taken into consideration by those who employ, interpret, and act upon their outcomes. In this article, the authors offer their reply to Anderson, Fisher, and Smith\u27s (AFS) (2010) article regarding the development and evaluation of the CINS. The authors view Anderson, Fisher, and Smith\u27s defense of the CINS as sacrosanct to be antithetical to the spirit and reality of instrument development, evaluation, improvement

Does increasing biology teacher knowledge of evolution and the nature of science lead to greater advocacy for the teaching of evolution in schools?

This study investigated whether or not an increase in secondary science teacher knowledge about evolution and the nature of science gained from completing a graduate-level evolution course was associated with greater preference for the teaching of evolution in schools. Forty-four precertified secondary biology teachers participated in a 14-week intervention designed to address documented misconceptions identified by a precourse instrument. The course produced statistically significant gains in teacher knowledge of evolution and the nature of science and a significant decrease in misconceptions about evolution and natural selection. Nevertheless, teachers\u27 postcourse preference positions remained unchanged; the majority of science teachers still preferred that antievolutionary ideas be taught in school