Розробка білих органічних світлодіодів на основі карбазолпохідних сполук
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.301770Ключові слова:
органічні світлодіоди, OLED, електроплекс, похідні карбазолу, термогравіметрія, диференціальна скануюча калориметрія, електролюмінесценціяАнотація
Об’єктом дослідження є термічні, фотофізичні та електрофізичні властивості новосинтезованих карбазолопохідних сполук, а також органічних світловипромінюючих структур на їх основі. Проблема полягає у комплексному вирішенні науково-технічних задач із покращення характеристик білих органічних світловипромінювальних діодів (OLED), а саме розширення спектру випромінювання, покращення колірних та енергетичних характеристик.
Отримано результати термічних, електрофізичних та фотофізичних властивостей досліджуваних карбзолопохідних сполук. Вони продемонстрували добру термічну стабільність. Спектри поглинання у твердих плівках зафіксовані у діапазоні 300–350 нм. Спектри фотолюмінесценції спостерігалися на довжині хвилі 407 нм для першої та другої сполук та 430 нм для третьої. Квантовий вихід фотолюмінесценції у плівках для сполук 1, 2 та 3 становив 16 %, 7 % та 7 %, відповідно.
Методом термовакуумного напилення сформовано органічні світловипромінювальні структури білого кольору випромінювання з колірними координатами (0.31, 0.35), (0.32, 0.34) та (0.38, 0.34), близькими до природнього білого світла (0.33, 0.33). Напруга включення білого OLED становить 6 В, максимальна яскравість світловипромінювальних структур становила 10000 кд/м2. Пристрої демонстрували достатньо-високу зовнішню квантову ефективність від 5 % до 7 %.
Отримані результати пояснюються змішуванням електролюмінесценції різного типу, а саме екситонного та електромерного. Електромерне випромінювання отримане завдяки транспортним шарам. Такий підхід покращує такий важливий параметр білого світла, як його якість, що включає колірні координати та індекс кольоропередачі.
Білі світловипромінюючі діоди на основі карбазолопохідних сполук завдяки їхнім колірним характеристикам є перспективними кандидатами на використання у новітніх системах освітлення. Окремою перевагою даних світловипромінюючих структур є залежність кольорової гами їхнього випромінювання від прикладеної напруги. Окрім того, органічні світлодіоди на основі карбазолопохідних сполук мають мале енергоспоживання та є екологічно чистими завдяки відсутності токсичних речовин в їх конструкції, що створює передумови як до глобальної економії енергоресурсів, так і до зменшення промислового навантаження на стан довкілля.
Посилання
- Zhang, Q., Li, B., Huang, S., Nomura, H., Tanaka, H., Adachi, C. (2014). Efficient blue organic light-emitting diodes employing thermally activated delayed fluorescence. Nature Photonics, 8 (4), 326–332. doi: https://doi.org/10.1038/nphoton.2014.12
- Ledwon, P. (2019). Recent advances of donor-acceptor type carbazole-based molecules for light emitting applications. Organic Electronics, 75, 105422. doi: https://doi.org/10.1016/j.orgel.2019.105422
- Zhang, X., Pan, T., Zhang, J., Zhang, L., Liu, S., Xie, W. (2019). Color-Tunable, Spectra-Stable Flexible White Top-Emitting Organic Light-Emitting Devices Based on Alternating Current Driven and Dual-Microcavity Technology. ACS Photonics, 6 (9), 2350–2357. doi: https://doi.org/10.1021/acsphotonics.9b00900
- Joo, C. W., Moon, J., Han, J.-H., Huh, J. W., Lee, J., Cho, N. S. et al. (2014). Color temperature tunable white organic light-emitting diodes. Organic Electronics, 15 (1), 189–195. doi: https://doi.org/10.1016/j.orgel.2013.10.005
- Yang, S.-H., Shih, P.-J., Wu, W.-J., Huang, Y.-H. (2013). Color-tunable and stable-efficiency white organic light-emitting diode fabricated with fluorescent-phosphorescent emission layers. Journal of Luminescence, 142, 86–91. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.03.060
- Wong, K.-T., Chen, Y.-M., Lin, Y.-T., Su, H.-C., Wu, C. (2005). Nonconjugated Hybrid of Carbazole and Fluorene: A Novel Host Material for Highly Efficient Green and Red Phosphorescent OLEDs. Organic Letters, 7 (24), 5361–5364. doi: https://doi.org/10.1021/ol051977h
- Danyliv, Y., Ivaniuk, K., Danyliv, I., Bezvikonnyi, O., Volyniuk, D., Galyna, S. et al. (2023). Carbazole-σ-sulfobenzimide derivative exhibiting mechanochromic thermally activated delayed fluorescence as emitter for flexible OLEDs: Theoretical and experimental insights. Dyes and Pigments, 208, 110841. doi: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2022.110841
- Li, W., Liu, D., Shen, F., Ma, D., Wang, Z., Feng, T. et al. (2012). A Twisting Donor‐Acceptor Molecule with an Intercrossed Excited State for Highly Efficient, Deep‐Blue Electroluminescence. Advanced Functional Materials, 22 (13), 2797–2803. doi: https://doi.org/10.1002/adfm.201200116
- Kalinowski, J., Giro, G., Cocchi, M., Fattori, V., Di Marco, P. (2000). Unusual disparity in electroluminescence and photoluminescence spectra of vacuum-evaporated films of 1,1-bis ((di-4-tolylamino) phenyl) cyclohexane. Applied Physics Letters, 76 (17), 2352–2354. doi: https://doi.org/10.1063/1.126343
- Shan, M., Jiang, H., Guan, Y., Sun, D., Wang, Y., Hua, J., Wang, J. (2017). Enhanced hole injection in organic light-emitting diodes utilizing a copper iodide-doped hole injection layer. RSC Advances, 7 (22), 13584–13589. doi: https://doi.org/10.1039/c6ra28644e
- Miwa, T., Kubo, S., Shizu, K., Komino, T., Adachi, C., Kaji, H. (2017). Blue organic light-emitting diodes realizing external quantum efficiency over 25 % using thermally activated delayed fluorescence emitters. Scientific Reports, 7 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-00368-5
- Xu, H., Wang, L.-H., Zhu, X.-H., Yin, K., Zhong, G.-Y., Hou, X.-Y., Huang, W. (2006). Application of Chelate Phosphine Oxide Ligand in EuIII Complex with Mezzo Triplet Energy Level, Highly Efficient Photoluminescent, and Electroluminescent Performances. The Journal of Physical Chemistry B, 110 (7), 3023–3029. doi: https://doi.org/10.1021/jp055355p
- Stavrou, K., Danos, A., Hama, T., Hatakeyama, T., Monkman, A. (2021). Hot Vibrational States in a High-Performance Multiple Resonance Emitter and the Effect of Excimer Quenching on Organic Light-Emitting Diodes. ACS Applied Materials & Interfaces, 13 (7), 8643–8655. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.0c20619
- Wei, M., Gui, G., Chung, Y.-H., Xiao, L., Qu, B., Chen, Z. (2015). Micromechanism of electroplex formation. Physica Status Solidi (b), 252 (8), 1711–1716. doi: https://doi.org/10.1002/pssb.201552098
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Serhii Melnykov, Orest Bilas
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
