Gli scienziati cinesi hanno inventato un OLED bianco cristallino, che possiede un rapido aumento della luminanza e raggiunge un basso rapporto Joule-perdita di calore tra resistenza in serie e un'emissione di fotoni migliorata, dimostrando il suo potenziale significativo nello sviluppo degli OLED di prossima generazione.

Nel contesto del continuo sviluppo della tecnologia dell'informazione, la domanda da parte delle persone di tecnologie di visualizzazione e apparecchiature di illuminazione cresce di giorno in giorno. I diodi organici a emissione di luce (OLED) sono diventati famosi grazie alla loro natura autoemittente, al contrasto elevato, all'ampia gamma di colori, agli ampi angoli di visione, alle proprietà antiriflesso, alla risposta rapida e alla flessibilità.

Nella produzione commerciale di OLED, i materiali semiconduttori organici amorfi sono ampiamente utilizzati grazie alle loro eccellenti capacità di formazione di film e all'idoneità alla lavorazione su grandi aree. Rispetto ai materiali amorfi, i materiali cristallini organici possiedono stabilità termica e chimica superiori ed elevata mobilità dei portatori, il che li rende un'altra scelta promettente per lo sviluppo di dispositivi luminescenti ad alte prestazioni.

In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Donghang Yan dell'Istituto di chimica applicata di Changchun, Accademia cinese delle scienze, ha scoperto una matrice ospite cristallina (CHM) con struttura di nanoaggregati (NA) incorporata per lo sviluppo di OLED bianchi cristallini ad alte prestazioni impiegando un sistema termico materiale a fluorescenza ritardata attivata (TADF) e droganti fosforescenti arancioni (Phos.-D).

Applicando la struttura CHM-NA-D, è possibile controllare il comportamento della luminescenza in un modo nuovo e si possono creare diversi dispositivi modulando i componenti all'interno della struttura.

Questo articolo estende il sistema materiale degli OLED cristallini alla fluorescenza ritardata attivata termicamente (TADF). Attraverso un'attenta selezione del livello di energia del materiale e la progettazione della struttura del dispositivo, l'incorporamento controllato di nanoaggregati e la ricerca sulla posizione degli ospiti fosforescenti all'interno del dispositivo CHM-TADFNA-D ottimizzano efficacemente la regione di formazione degli eccitoni. Questa regolazione del processo di utilizzo degli eccitoni nel dispositivo massimizza il tasso di utilizzo degli eccitoni, che è fondamentale per migliorare le prestazioni del dispositivo.

Inoltre, il contatto tra l'ospite cristallino e i nanoaggregati determina un effetto di eterogiunzione organica che può ridurre efficacemente la conduttività del dispositivo, creando canali ad alta conduttività e, in definitiva, riducendo la tensione di pilotaggio del dispositivo.

Beneficiare dell'ospite cristallino che garantisce canali di trasporto efficienti del portatore di carica nel dispositivo; l'effetto di eterogiunzione organica tra l'ospite cristallino e i nanoaggregati riducendo efficacemente la conduttività del dispositivo; l'utilizzo efficiente degli eccitoni da parte dei nanoaggregati TADF e degli ospiti fosforescenti; e grazie all'eccellente progettazione della struttura del dispositivo e alla costruzione del livello energetico, il WOLED ha raggiunto una luminosità massima di 29173 cd m- ² e un'efficienza quantica esterna (EQE) del 12,8%, stabilendo un nuovo record di efficienza per i WOLED basati su materiali cristallini.

Rispetto ai tradizionali WOLED amorfi, il WOLED cristallino in questo articolo mostra una maggiore luminosità, una minore perdita di calore in joule e una maggiore efficienza di emissione di fotoni a basse tensioni di pilotaggio, dimostrando il grande potenziale di questo approccio nella fabbricazione di OLED bianchi.

Il WOLED cristallino preparato con il metodo WEG ha raggiunto con successo una luminescenza ad alta efficienza, dimostrando il grande potenziale dei diodi emettitori di luce organici a film sottile cristallini. La combinazione di una struttura cristallina ad alta mobilità e di un ospite con un elevato utilizzo degli eccitoni può ampliare gli stili di progettazione delle strutture dei dispositivi garantendo al tempo stesso i vantaggi della struttura cristallina, dimostrando il grande potenziale dei materiali cristallini organici per lo sviluppo dei WOLED di prossima generazione.

Attualmente, i limiti del livello energetico dell’ospite limitano l’uso di materiali più ad alta efficienza. Successivamente, verrà perseguito un ulteriore sviluppo degli ospiti cristallini per espandere meglio il sistema dei materiali e migliorare la versatilità dei sistemi cristallini.

Ulteriori informazioni: Yijun Liu et al, Diodi emettitori di luce organici bianchi cristallini ad alta efficienza, Luce:scienza e applicazioni (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01428-y

Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni

Fornito dall'Accademia cinese delle scienze