Un gruppo di ricerca propone un nuovo design di diodi organici a emissione di luce (OLED) blu intenso che realizza una serie di composti luminescenti altamente efficienti strettamente allineati allo standard di luce blu BT.2020. Lo studio è stato pubblicato in Advanced Materials.
La tecnologia OLED, caratterizzata dalle sue eccezionali caratteristiche, trova ampia applicazione negli schermi degli smartphone. I materiali luminescenti svolgono un ruolo fondamentale nei dispositivi OLED, influenzandone l’efficienza, la purezza del colore e la durata. La ricerca di materiali a luce blu è particolarmente vitale in quanto non solo forniscono la luce blu essenziale per display e illuminazione, ma facilitano anche la generazione di luce rossa e verde.
L'obiettivo attuale della tecnologia di visualizzazione è raggiungere lo standard di gamma cromatica ad altissima definizione (UHD) BT.2020, specificando le coordinate di colore standard (CIE) per la luce blu come (0,131, 0,046) per soddisfare le esigenze dei display UHD 4K/8K . Ciò pone nuove sfide nella progettazione dei materiali che emettono luce blu.
I ricercatori hanno introdotto una strategia innovativa incorporando più gruppi donatori di carbazolo nelle unità accettrici di elettroni di tipo a risonanza multipla (MR). Il progetto non solo ha conferito stati eccitati di trasferimento di carica a corto raggio a banda stretta alle molecole di luce blu, ma ha anche ridotto la differenza di livello energetico tra gli stati singoletto e tripletto della molecola.
L'efficacia di questo progetto è stata ulteriormente confermata attraverso calcoli teorici, che hanno dimostrato le caratteristiche degli stati eccitati di trasferimento di carica a corto raggio per le unità accettrici di elettroni di tipo MR e la formazione di stati eccitati di trasferimento di carica a lungo raggio. Il rilassamento strutturale nello stato eccitato è stato efficacemente soppresso dallo stato eccitato con trasferimento di carica a corto raggio, ottenendo un'emissione a banda stretta di luce blu intenso.
Nel frattempo, i ricercatori hanno ridotto la differenza di livello energetico tra gli stati singoletto e tripletto della molecola attraverso lo stato eccitato di trasferimento di carica a lungo raggio, migliorando l'accoppiamento spin-orbita e aumentando significativamente la velocità di attraversamento intersistema inverso della molecola.
Inoltre, gli effetti di ostacolo sterico indotti dall'introduzione di più gruppi donatori di carbazolo hanno impedito efficacemente l'aggregazione delle unità accettori MR, consentendo alla molecola di mantenere un'emissione a banda stretta di luce blu intenso.
I dispositivi OLED basati sulla molecola 5Cz-BO hanno raggiunto un'efficienza quantica esterna massima del 22,8% e un valore CIE di (0,163, 0,046), molto simile all'attuale standard di luce blu BT.2020. Inoltre, l'elevato tasso di attraversamento intersistema inverso di 5Cz-BO ne ha consentito l'uso come sensibilizzatore, risultando in un'efficienza quantica esterna massima del 33,1% per i dispositivi sensibilizzati.
Lo studio è pronto a superare il collo di bottiglia nel raggiungimento di una purezza del colore e di un'efficienza ottimali per i dispositivi OLED blu profondo, fondamentali per le future tecnologie di visualizzazione UHD 4K/8K.
Il gruppo di ricerca è stato guidato dal Prof. Cui Linsong dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC), in collaborazione con altri ricercatori dell'Università di Cambridge e dell'Università di Scienze e Tecnologia dell'Informazione di Pechino.
Ulteriori informazioni: Rui‐Zhi An et al., L'ingegneria dello stato eccitato consente efficienti diodi a emissione di luce blu intenso che presentano la gamma di colori BT.2020, materiali avanzati (2024). DOI:10.1002/adma.202313602
Informazioni sul giornale: Materiali avanzati
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
