Застосування похідних карбазолу як багатофункціонального матеріалу для органічних світловипромінювальних пристроїв

Автор(и)

  • Христина Богданівна Іванюк Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-1264-3532
  • Степан Андрійович Куцій Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-0757-6059
  • Михайло Сергійович Щетінін Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0002-2729-075X
  • Тетяна Олександрівна Булавінець Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-6898-3363
  • Ірина Ярославівна Яремчук Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-7072-5950

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.302968

Ключові слова:

OLED, ексиплекс, сполуки карбазолу, термічно активована сповільнена флуоресценція, квантові точки ядра-оболонки CdSeS/ZnS

Анотація

Об’єктом дослідження є новосинтезовані сполуки похідних карбазолу та органічні світловипромінювальні структури на їх основі. Проблема полягає в комплексному вирішенні науково-технічних проблем підвищення характеристик і стабільності органічних світлодіодів (OLED), а саме підвищення яскравості та енергоефективних параметрів.

Методом термовакуумного напилення та методом осадження з розчину сформовано органічні світловипромінювальні структури синього, блакитного та зеленого випромінювання з координатами кольорів. Напруга включення білого OLED становить 6 В, максимальна яскравість світловипромінювальних структур склала 10000 кд/м2. Прилади показали досить високу зовнішню квантову ефективність від 5 % до 7 %.

У цій роботі повідомляється про багатофункціональне застосування простої донорно-акцепторної органічної сполуки як активного та основного матеріалу в емісійному шарі органічних світловипромінюючих пристроїв. Em1 використовується як активний компонент в OLED, де Em1 є гостьовим випромінювачем (пристрій A), акцепторною частиною збудженого випромінювача (пристрій B) і головною матрицею квантової точки зі сплаву CdSeS/ZnS. Було розроблено та охарактеризовано принаймні чотири різних OLED, де Em1 відіграє роль гостьового випромінювача (пристрій C). Зовнішня квантова ефективність пристроїв A–C характеризується значеннями, загальними для чистих флуоресцентних OLED (до 5 % від теоретичної межі), але ці пристрої витримують.

Органічні світлодіоди на основі похідних карбазолу, завдяки своїм колірним характеристикам, є перспективними кандидатами для використання в новітніх системах освітлення. Окремою перевагою даних світловипромінювальних структур є багатофункціональність застосування одного з'єднання для різних типів світловипромінювальних структур. Крім того, органічні світлодіоди на основі похідних карбазолу мають низьке енергоспоживання та є екологічно чистими завдяки відсутності токсичних речовин у своїй архітектурі, що створює передумови для економії енергоресурсів та зниження промислового навантаження на навколишнє середовище.

Спонсор дослідження

  • This research was supported by the Ministry of Education and Science of Ukraine (projects no. 0123U1101690).

Біографії авторів

Христина Богданівна Іванюк, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електронної інженерії

Степан Андрійович Куцій, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор філософії, асистент

Кафедра електронної інженерії

Михайло Сергійович Щетінін, Національний університет «Львівська політехніка»

Аспірант

Кафедра електронної інженерії

Тетяна Олександрівна Булавінець, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор філософії, доцент

Кафедра електронної інженерії

Ірина Ярославівна Яремчук, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електронної інженерії

Посилання

  1. Guo, X., Yuan, P., Qiao, X., Yang, D., Dai, Y., Sun, Q. et al. (2020). Mechanistic Study on High Efficiency Deep Blue AIE‐Based Organic Light‐Emitting Diodes by Magneto‐Electroluminescence. Advanced Functional Materials, 30 (9). doi: https://doi.org/10.1002/adfm.201908704
  2. Xu, R.-P., Li, Y.-Q., Tang, J.-X. (2016). Recent advances in flexible organic light-emitting diodes. Journal of Materials Chemistry C, 4 (39), 9116–9142. doi: https://doi.org/10.1039/c6tc03230c
  3. Li, Y., Xu, Z., Zhu, X., Chen, B., Wang, Z., Xiao, B. et al. (2019). Creation of Efficient Blue Aggregation-Induced Emission Luminogens for High-Performance Nondoped Blue OLEDs and Hybrid White OLEDs. ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (19), 17592–17601. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.9b03177
  4. Wu, Z., Song, S., Zhu, X., Chen, H., Chi, J., Ma, D., Zhao, Z., Tang, B. Z. (2021). Highly efficient deep-blue fluorescent OLEDs based on anthracene derivatives with a triplet–triplet annihilation mechanism. Materials Chemistry Frontiers, 5 (18), 6978–6986. doi: https://doi.org/10.1039/d1qm00880c
  5. Wang, H., Xie, L., Peng, Q., Meng, L., Wang, Y., Yi, Y., Wang, P. (2014). Novel Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials-Thioxanthone Derivatives and Their Applications for Highly Efficient OLEDs. Advanced Materials, 26 (30), 5198–5204. doi: https://doi.org/10.1002/adma.201401393
  6. Lee, J., Chen, H.-F., Batagoda, T., Coburn, C., Djurovich, P. I., Thompson, M. E., Forrest, S. R. (2015). Deep blue phosphorescent organic light-emitting diodes with very high brightness and efficiency. Nature Materials, 15 (1), 92–98. doi: https://doi.org/10.1038/nmat4446
  7. Monkman, A. (2021). Why Do We Still Need a Stable Long Lifetime Deep Blue OLED Emitter? ACS Applied Materials & Interfaces, 14 (18), 20463–20467. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.1c09189
  8. Liu, X., Li, J., Qiu, X., Ye, X., Xu, L., Hu, D. (2022). Highly efficient non-doped deep-blue OLED with NTSC CIEy and negligible efficiency roll-off based on emitter possessing hydrogen bond and hybridized excited state. Dyes and Pigments, 200, 110135. doi: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2022.110135
  9. Li, W., Chasing, P., Nalaoh, P., Chawanpunyawat, T., Chantanop, N., Sukpattanacharoen, C. et al. (2022). Deep-blue high-efficiency triplet–triplet annihilation organic light-emitting diodes using hydroxyl-substituted tetraphenylimidazole-functionalized anthracene fluorescent emitters. Journal of Materials Chemistry C, 10 (27), 9968–9979. doi: https://doi.org/10.1039/d2tc01406h
  10. Lu, W., Kuwabara, J., Iijima, T., Higashimura, H., Hayashi, H., Kanbara, T. (2012). Synthesis of π-Conjugated Polymers Containing Fluorinated Arylene Units via Direct Arylation: Efficient Synthetic Method of Materials for OLEDs. Macromolecules, 45 (10), 4128–4133. doi: https://doi.org/10.1021/ma3004899
  11. Zhang, F., Zhao, S., Zhao, D., Jiang, W., Li, Y., Yuan, G. et al. (2007). Electroplex emission from bi-layer blue emitting organic materials. Physica Scripta, 75 (4), 407–410. doi: https://doi.org/10.1088/0031-8949/75/4/004
  12. Yang, R. Y., Li, X. M., Cao, X. A. (2017). Role of wide bandgap host in the degradation of blue phosphorescent organic light-emitting diodes. Journal of Applied Physics, 122 (7). doi: https://doi.org/10.1063/1.4998166
  13. Chen, L., Zhang, S., Li, H., Chen, R., Jin, L., Yuan, K., Li, H., Lu, P., Yang, B., Huang, W. (2018). Breaking the Efficiency Limit of Fluorescent OLEDs by Hybridized Local and Charge-Transfer Host Materials. The Journal of Physical Chemistry Letters, 9 (18), 5240–5245. doi: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b02138
  14. Sun, D., Ren, Z., Bryce, M. R., Yan, S. (2015). Arylsilanes and siloxanes as optoelectronic materials for organic light-emitting diodes (OLEDs). Journal of Materials Chemistry C, 3 (37), 9496–9508. doi: https://doi.org/10.1039/c5tc01638j
  15. Zhang, M., Zheng, C.-J., Lin, H., Tao, S.-L. (2021). Thermally activated delayed fluorescence exciplex emitters for high-performance organic light-emitting diodes. Materials Horizons, 8 (2), 401–425. doi: https://doi.org/10.1039/d0mh01245a
  16. Sarma, M., Wong, K.-T. (2018). Exciplex: An Intermolecular Charge-Transfer Approach for TADF. ACS Applied Materials & Interfaces, 10 (23), 19279–19304. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.7b18318
  17. Peng, J., Xu, X., Feng, X. J., Li, L. (2018). Fabrication of solution-processed pure blue fluorescent OLED using exciplex host. Journal of Luminescence, 198, 19–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.02.010
  18. Kim, K.-H., Yoo, S.-J., Kim, J.-J. (2016). Boosting Triplet Harvest by Reducing Nonradiative Transition of Exciplex toward Fluorescent Organic Light-Emitting Diodes with 100% Internal Quantum Efficiency. Chemistry of Materials, 28 (6), 1936–1941. doi: https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b00478
  19. Inagaki, S., Nakamura, M., Aizawa, N., Peng, L. C., Yu, X. Z., Tokura, Y., Kawasaki, M. (2020). Molecular beam epitaxy of high-quality CuI thin films on a low temperature grown buffer layer. Applied Physics Letters, 116 (19). doi: https://doi.org/10.1063/5.0007389
Application of carbazole derivatives as a multifunctional material for organic light-emitting devices

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-04-30

Як цитувати

Іванюк, Х. Б., Куцій, С. А., Щетінін, М. С., Булавінець, Т. О., & Яремчук, І. Я. (2024). Застосування похідних карбазолу як багатофункціонального матеріалу для органічних світловипромінювальних пристроїв. Technology Audit and Production Reserves, 2(3(76), 31–36. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.302968

Номер

Том 2 № 3(76) (2024): Хімічна інженерія

Розділ

Хіміко-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Khrystyna Ivaniuk, Stepan Kutsiy, Mykhailo Shchetinin, Tetiana Bulavinets, Iryna Yaremchuk

Creative Commons License

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.