В МГУ создали новые перспективные материалы для OLED-дисплеев

0   12   0

Общественные науки в целом
14 сент. 13:00


5b9af5287966e104e84bbad7

Для их производства не нужны вакуумные камеры.Химики из МГУ им. М.В. Ломоносова, нескольких институтов Российской академии наук совместно с немецкими коллегами впервые получили новые металлоорганические соединения, перспективные материалы для OLED-светодиодов. Они способны дать все три основных цвета, нужные для работы дисплеев. Соответствующая статья опубликована в Journal of Luminescence.

В последние годы органические светодиоды (organic light-emitting diode, OLED) все чаще теснят на рынке конкурентов — обычные жидкокристаллические дисплеи или неорганические LED. OLED — это полупроводниковый прибор, содержащий органические или металлоорганические соединения-люминофоры, эффективно излучающие свет при протекании через них электрического тока. У них есть большие преимущества перед обычным ЖК-экраном — куда более высокая контрастность и качество изображения. Однако есть и больший минус, тормозящий их распространение, — высокая цена, связанная и со стоимостью материалов и производства, поскольку нанесение пленок люминофора в промышленности до сих пор проводят вакуумным осаждением.

Авторы новой работы поставили своей целью получение OLED на основе дешевых технологий осаждения люминофоров из растворов. Сделать это не так просто: люминесцирующее вещество должно иметь не только высокие люминесцентные свойства, но и обеспечивать хорошую подвижность носителей заряда — электронов. Подвижность нужна для образования возбужденного состояния, в котором и излучает люминофор. OLED в общем виде состоит из трех слоев — катода, со стороны которого текут электроны, анода, от которого текут дырки (отсутствие электрона, аналог воздушного пузыря в бутылке с водой) и находящегося между ними люминофора.

Чтобы образовалось возбужденное состояние, электрон и дырка должны встретиться, а для этого им обоим нужно пройти сквозь слой люминофора. Органические соединения сами по себе дают слабую подвижность электронов, поэтому в них часто вводят соединения металлов — сегодня в основном иридия. Однако иридий дорог, поэтому в перспективе производители хотят перейти на более дешевые комплексы лантанидов. Этому пока мешает то, что металлорганические комплексы на основе иридия дают отличную яркость, до 100 000 кандел на квадратный метр, а для комплексов лантанидов таких высоких значений яркости пока не получено. Кроме того, обычно органические соединения лантаноидов еще и плохо растворяются. А значит, их нельзя будет наносить на светодиоды из растворов, и при производстве придется вновь прибегнуть к дорогому методу вакуумного осаждения.

Чтобы обойти эти проблемы, российские ученые ввели в структуру органической части соединения атомы азота. За счет этого используемые ими гетероароматические карбоксилаты лантаноидов обеспечили более высокую подвижность электронов и дырок. Участие атома азота также предотвратило быструю полимеризацию, тем самым увеличив растворимость новых металлорганических соединений.

Анализ полученных материалов методом люминесцентной спектроскопии подтвердил, что квантовый выход у них достигает 100 процентов. Это значит, что все возбужденные состояния, образующиеся в люминофоре при прохождении через него электронов, приводят к испусканию фотонов нужной длины волны. Конечно, это не дает стопроцентного КПД, так как далеко не каждый электрон, проходящий через слоя люминофора в OLED, способен породить такое возбужденное состояние в веществе. Однако это очень хороший показатель, позволяющий получать качественное изображение при умеренных энергозатратах. А параметры растворимости указывают, что такой металлоорганический комплекс можно осаждать из растворов, без использования вакуумных камер.

Что важно, авторы сделали сходные по структуре металлорганические комплексы на основе иттербия (люминесцируют зеленым цветом), европия (красным) и гадолиния (синим). Это три базовых цвета, сочетание которых дает все остальные цвета на дисплеях. Таким образом, теперь существует возможность безвакуумного получения всех типов люминофоров, необходимых для производства дисплеев.


Автор: chrdk.ru

Источник: chrdk.ru


0



Для лиц старше 18 лет