Organik ışık yayan diyotlar için yeni fırsatlar

Laboratuvardaki doğumundan bu yana, organik ışık yayan diyot (OLED) teknolojisi, son otuz yılda on milyarlarca dolar değerinde bir endüstri haline geldi. Endüstriyel uygulamalarda,% 100 eksiton kullanım verimliliğine (EUE) sahip fosforesan malzemeler, ekran için üç birincil kırmızı ve yeşil OLED’lerin ihtiyaçlarını karşılayabilmiştir. Bununla birlikte, uzun uyarılmış durum ömrü (genellikle> 1 μs) ve yüksek uyarılmış durum enerjisi (> 2,8 eV), mavi fosforesan OLED’i zayıf şekilde kararlı hale getirir. Bu nedenle, şu anda kullanılan mavi ışık yayan malzemeler, düşük EUE’ye sahip ancak kısa nanosaniye uyarılmış durum ömrüne sahip hala floresan malzemelerdir.

Geleneksel ff geçiş nadir toprak kompleksleri,% 100 EUE ve oldukça saf kırmızı ve yeşil emisyonların avantajlarına sahiptir, bu nedenle OLED araştırmalarına fosforlu malzemelerden daha önce uygulanmışlardır. Bununla birlikte, ff geçişinin içsel milisaniye uyarılmış durum ömrü, cihaz performansının iyileştirilmesini sınırlayarak, nadir toprak karmaşık elektrolüminesansının yıllarca yavaş ilerlemesini sağlar.

Son zamanlarda, Pekin Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, nanosaniye uyarılmış durum ömrü ile bir df geçiş nadir toprak seryum (III) kompleksi Ce-2’yi tanıtarak yüksek verimli gök mavisi OLED’ler elde etti. Yazarlar, seryum (III) kompleksi tabanlı OLED’lerde% 100 EUE’nin elde edilebileceğini kanıtladılar. En önemlisi, Ce-2’nin cihaz stabilitesi, benzer bir yayan renge sahip geleneksel iridyum (III) kompleksine kıyasla büyük ölçüde iyileştirilmiştir.

Diğer üç değerlikli nadir toprak iyonlarından farklı olarak, Ce (III) iyonundaki tek elektron, dönüşe izin verilen ve pariteye izin verilen 4f-5d geçişi üretebilir ve uyarılmış durum ömrü yalnızca onlarca nanosaniyedir. Bununla birlikte, ligandların söndürme etkisinden dolayı ve küçük moleküller çevrede, çoğu Ce (III) kompleksi yayıcı değildir. Ce-2 ligandı, çok özdeş koordinasyon yeteneğine ve merkezi Ce (III) iyonunu etkili bir şekilde koruyabilen nispeten sert bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, katkılı filmdeki Ce-2’nin emisyon verimliliği% 95’tir ve uyarılmış durum ömrü 52 ns olarak ölçülür.

İlginç bir şekilde, Ce-2 tabanlı OLED, maksimum% 20,8’lik bir harici kuantum verimliliği sergiliyor. Bu sonuca dayanarak, cihazın EUE’sinin% 100’e yakın olduğu sonucuna varılabilir. En önemlisi, Ce (III) kompleks tabanlı OLED, benzer bir yayan renge sahip Ir (III) kompleks tabanlı bir OLED ile karşılaştırıldığında ~ 70 kat daha küçük yuvarlanma, daha yüksek maksimum parlaklık ve daha uzun çalışma ömrü gösterdi. Geçici elektro ışıldama çalışması, OLED’deki Ce-2’nin uyarılmış durum ömrünün, cihazdaki Ir (III) kompleksinin yalnızca 1 / 16’sı olduğunu göstermektedir. Cihaz performansının iyileştirilmesinin ana nedeni budur. Ce (III) kompleksleri hem% 100 EUE hem de nanosaniye lüminesansa sahip olduğundan ömür, bu tür yayıcılar, hem yüksek verimlilik hem de kararlılıkla mavi OLED’leri üretme sözü veriyor. Ayrıca, Ce (III) komplekslerinin ayarlanabilir emisyon spektrumlarına ve daha düşük maliyetlere sahip olduğu düşünüldüğünde, bu tür malzemelerin tam renkli OLED ekran ve aydınlatma elde etmek için yeni nesil yayıcılar haline gelmesi bekleniyor.