Невидимые органические светодиоды достигли нового мирового рекорда

Вы не видите его невооруженным глазом, но новый флуоресцентный органический светоизлучающий диод (OLED) может пролить свет на развитие инновационных приложений в таких устройствах, как смартфоны и телевизионные дисплеи, использующие ближний инфракрасный свет.

Созданный благодаря совместной работе инженеров Монреальского политехнического института и химиков Монреальского университета, этот флуоресцентный OLED на 300% эффективнее, чем существующие OLED в своей категории. Исследовательская группа недавно опубликовала подробности в журнале "Advanced Functional Materials".

Свет от "темных" триплетов

В отличие от обычных светодиодов (LED) - которые генерируют фотоны с помощью прекрасно собранных полупроводниковых кристаллов - OLED излучают свет за счет использования органических молекул, состоящих из углерода, азота и кислорода. Технология OLED уже хорошо зарекомендовала себя в дисплеях смартфонов и телевизоров высокого класса. И все же, несмотря на принятие этой технологии промышленностью, для ее продвижения вперед все еще необходимо решить важные задачи.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

На таком примере синие OLED сталкиваются с проблемами стабильности, что приводит к гораздо более быстрой деградации по сравнению с их зелеными и красными аналогами. С другой стороны спектра, инфракрасные OLED, как правило, очень неэффективны - вместо того, чтобы излучать фотоны на инфракрасных длинах волн (таким образом, создавая свет), возбужденные молекулы предпочитают терять свою энергию за счет вибрации.

"По мере того, как длина волны излучения выталкивается дальше в то, что считается инфракрасным, становится все труднее разрабатывать эффективные излучатели, объясняет профессор Стефан Кена-Коэн (Stéphane Kéna-Cohen) с кафедры инженерной физики Политехнического университета Монреаля (Polytechnique Montréal). "Очень мало органических материалов эффективно излучают в этой области спектра (инфракрасное излучение)".

Профессору Кена-Коэну и его команде удалось найти способ уменьшить потери энергии в инфракрасных OLED-диапазонах, состоящих из чисто органических молекул. Профессор химии Уильям Г. Скен (Университет Монреаля) разработал два новых органических соединения для создания этого нового OLED. Вдохновением для создания излучателя, работающего в ближней инфракрасной области, послужил класс молекул, ранее использовавшихся для получения биомедицинских изображений, что теперь позволяет создавать полностью органические OLED с непревзойденными свойствами.

Когда органическая молекула возбуждается электрическим током, она оказывается в одном из двух квантовых состояний: синглет или триплет. Для большинства органических молекул только синглетное состояние производит полезный свет. Для того чтобы триплеты эффективно генерировали фотоны, атомы тяжелых металлов должны быть введены в молекулярную структуру, что увеличивает стоимость производства OLED.

Профессор Кена-Коэн, профессор Скен и их команда нашли способ использовать триплетную энергию, не полагаясь на атомы металлов. Их инновационное решение? Они разработали органическую молекулу, в которой триплеты и синглеты имеют очень похожие уровни энергии, что позволяет преобразовывать триплеты в эмиссионные синглеты с помощью процесса, называемого термически активированной отсроченной флуоресценцией (TDAF).

С пиком излучения на длине волны 840 нм OLED, разработанный группой исследователей, показал квантовую эффективность 3,8%. Последний соответствует проценту электронов, циркулирующих по всему прибору, электроны которого затем преобразуются в полезный свет. Это новый мировой рекорд для полностью органических OLED, излучающих более 800 нм, что превышает эффективность лучших флуоресцентных OLED более чем на 300% - и достигает значений, сравнимых с OLED, содержащих молекулы на платиновой основе.

Исключительная эффективность нового OLED позволяет наконец-то рассмотреть возможность интеграции инфракрасных OLED в существующие технологии отображения, такие как смартфоны.

"Одной из отличительных особенностей OLED является возможность изготовления устройств непосредственно на стекле или пластике, а также на больших площадях - в отличие от обычных светодиодов. Это позволяет использовать OLED в таких приложениях, которые в противном случае были бы невозможны для светодиодов", - объясняет профессор Кена-Коэн.

"Одним из самых больших преимуществ OLED является их низкая себестоимость", - продолжает профессор Кена-Коэн. Тем не менее, большинство OLED-светодиодов по-прежнему содержат дорогие металлы, такие как платина или иридий, что проблематично как с точки зрения стоимости, так и с точки зрения экологичности". В нашем устройстве используются чисто органические молекулы".

Профессор Монреальского политехнического института также отметил, что отсутствие видимого светового излучения от инфракрасных OLED, созданных его исследовательской группой, также позволит использовать их в световой беспроводной связи (Li-Fi). Профессор Кена-Коэн также подчеркивает, что эти OLED-рекордсмены мирового уровня потенциально могут быть использованы для биомедицинских приложений, для распознавания лиц или для ночной фотографии.

"iPhone уже используют инфракрасные лазеры для некоторых функций распознавания лиц и автофокусировки - это те виды приложений, в которых инфракрасные OLED могут быть полезны", - отмечает профессор Кена-Коэн. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet