Синий свет играет важную роль в светоизлучающих устройствах, осветительных приборах и на больших экранах, таких как смартфоны и телевизоры. Однако создание эффективных синих органических светодиодов (OLED) представляет собой сложную задачу из-за высокого напряжения, необходимого для их работы. Обычно для обеспечения яркости 100 кд/м² синего OLED требуется около 4 В, что выше напряжения, доступного от литий-ионных батарей, используемых в смартфонах (обычно 3,7 В). Поэтому возникает неотложная потребность в разработке новых синих OLED, способных работать с более низким напряжением.
В ответ на эту проблему доцент Сейитиро Идзава с Токийского технологического института и Университета Осаки, совместно с исследователями из Университета Тояма, Университета Сидзуока и Института молекулярных наук, представил инновационное OLED-устройство, работающее при очень низком напряжении включения – всего 1,47 В для излучения синего света с пиковой длиной волны 462 нм (2,68 эВ). Их исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Выбор материалов, используемых в этом OLED, существенно влияет на его напряжение включения. В этом устройстве в качестве акцептора был использован 1,2-ADN, а в качестве донора – TbPe. Этот OLED работает на основе механизма, называемого повышающим преобразованием (UC). В этом процессе дырки и электроны инжектируются в донорный и акцепторный слои соответственно и рекомбинируются на границе между ними, образуя состояние переноса заряда (CT). Доктор Идзава отмечает: "Межмолекулярные взаимодействия на границе раздела D/A играют важную роль в формировании состояния CT, причем более сильные взаимодействия дают превосходные результаты".
Энергия состояния CT затем передается низкоэнергетическим первым триплетным возбужденным состояниям эмиттера, что приводит к излучению синего света. Этот механизм позволяет снизить напряжение, необходимое для возбуждения эмиттера, и этот OLED достигает яркости 100 кд/м² при напряжении 1,97 В. Это важное исследование представляет собой значительный шаг в создании синих OLED, способных работать при низком напряжении, и может быть полезным не только для дисплеев, но и для других органических электронных устройств.