Naujausi organinės optoelektronikos pasiekimai, susiję su organinių šviestukų (angl. organic light-emitting diodes – OLED) technologijomis patvirtino, kad ekonomiškai naudinga dirbtinio intelekto metodais projektuoti, tobulinti ir sintetinti naujas elektroaktyvias medžiagas, taip pat vystyti OLED technologijas. Mažo ploto OLED vaizduokliai optoelektronikos rinkoje jau sugeneruoja šimtus milijonų JAV dolerių. Didelio ploto OLED vaizduokliai veržiasi į televizijos rinką. Pastaruoju metu baltos šviesos prietaisai jau intensyviai panaudojami apšvietimo prietaisuose.
Planuojami moksliniai tyrimai glaudžiai susiję su energiją taupančiomis apšvietimo technologijomis, t. y. ekonominiu-socialiniu poveikiu visuomenei. Šiuo metu apie 25 % pasaulinės elektros energijos yra sunaudojama apšvietimui. Prognozuojama, kad, įsisavinus apšvietimo technologijas, kuriose naudojami pigūs, bet efektyvūs organiniai šviestukai (OLED lighting), būtų sutaupyta iki 15 % pasaulinės elektros energijos kiekio.
Projekto finansavimas:
KTU Mokslo ir inovacijų fondas
Projekto rezultatai:
Šio darbo metu buvo susintetinti mažamolekuliai piridinilkarbazolo fragmentus turintys junginiai H1 ir H2. Ištyrus naujų darinių savybes, jie buvo panaudoti fosforescuojančių organinių šviestukų (PhOLED) formavime. Medžiagos pasižymėjo aukštomis, 361-386 ?C siekiančiomis, destrukcijos temperatūromis. Be aukšto terminio atsparumo, diferencinės skenuojamosios kalorimetrijos (DSK) bandymų rezultatai parodė, kad susintetintieji junginiai pasižymėjo tinkamomis morfologinėmis savybėmis, siekiant formuoti plonus amorfinius sluoksnius, o stiklėjimo temperatūros siekė 127–139 ?C. Buvo nustatyta darinių H1 ir H2 tripletinės būsenos energijos vertės, kurios siekė, atitinkamai, 2,82 eV ir 2,81 eV. Naujosios medžiagos buvo išbandytos kaip matricos tiek mėlyną, tiek žalią šviesą skleidžiančiuose organiniuose šviestukuose. Mėlynai fosforescuojantis prietaisas, emisiniame sluoknyje turintis 15% masės iridžio(III)[bis(4,6-difluorfenil)-piridinato-N,C20]pikolinato (FIrpic) spinduolio disperguoto matricoje H2 demonstravo visapusiškai geriausias charakteristikas. Esant 100 cd/m2 skaisčiui, prietaisas pasiekė 24,9 lm/W energinį, 23,9 cd/A srovės ir 10,3% išorinį kvantinį efektyvumą. Tuo tarpu, efektyviausio žalią šviesą skleidžiančio OLED prietaiso emisinis sluoksnis buvo sudarytas iš matricos H2 ir 10% masės joje disperguoto tri[2-fenilpiridinato-C2,N]iridžio(III) (Ir(ppy)3) spinduolio. Suformuoto prototipo energinis, srovės ir išorinis kvantinis efektyvumas, esant technologiškai svarbiam 1000 cd/m2 skaisčiui, atitinkamai siekė 34,1 lm/W, 33,9 cd/A ir 9,4%. Šios PhOLED prietaisų charakteristikos buvo išgautos įprastomis laboratorinėmis sąlygomis ir galėtų būti gerinamos optimizacijos proceso metu. Gauti rezultatai demonstruoja, kad šios naujos struktūros medžiagos gali būti perspektyvūs komponentai, kuriant efektyvius fosforescuojančius prietaisus.
Tirpalų liejimo būdu formuojamos skyles pernešančios medžiagos (HTM) yra nepakeičiamos, gaminant ekonomiškai efektyvius ir didelio ploto organinius šviesos diodus (OLED). Skyles pernešantys sluoksniai turi turėti aukštą tripletinės būsenos energiją, geras krūvių injektavimo savybes ir galimybę blokuoti elektronus. Šiame projekte pagamintos naujos fluoreno pagrindu susintetintos HTM, 9,9-dietil-2,7-bis(2-(trifluormetil)fenil)-9H-fluorenas (3), 9,9-dietil-2, 7-bis(3-(trifluormetil)fenil)-9H-fluorenas (4) ir 9,9-dietil-2,7-bis(4-(trifluormetil)fenil)-9H-fluorenas (5), turinčios simetrišką ar asimetrinį pakaitą skirtingose trifluormetilo padėtyse. Susintetinti junginiai yra tirpūs įprastuose organiniuose tirpikliuose, termiškai stabilūs ir sudaro morfologiškai stabilias plėveles. Tinkamos junginių charakteristikos, t.y. molekulinės energijos lygio vertės (HOMO-LUMO), jonizacijos potencialai (6.12, 6.20 ir 6.23 eV), aukšta tripletinės būsenos energija (3.12, 3.17 ir 3.13 eV) užtikrina gerą skylių pernešimą sluoksnyje. Tirpalų liejimo būdu suformuoti geltonai fosforescuojantys OLED, naudojant susintetintas HTM, geltonos šviesos iridžio (III)bis (4-feniltieno [3,2-c]piridinato-N,C2?)acetilacetonato (PO-01) spinduolį ir 4,4?-bis(N-karbazolil)-1,1?-bifenilo (CBP) matricą. Lyginant su komerciniu skyles pernešančiu junginiu N,N?-bis(naftalen-1-il)-N,N’-bis(fenil)benzidinu (NPB), geriausiais charakteristikas pasiekė prietaisas su 4 junginio skyles pernešančiu sluoksniu. Prietaiso srovės efektyvumas (CE) padidėjo nuo 23,3 iki 35,8 cd/A, o išorinis kvantinis efektyvumas (EQE) padidėjo nuo 11,3 iki 12,9 %, lyginant su komercine medžiaga. Prietaisai su 3 ir 5 junginių HTM taip pat pasiekė konkurencingą našumą, lyginant su etaloniniu įrenginiu. Šie rezultatai patvirtino, kad liejimo iš tirpalų būdu suformuoti prietaisai naudojant susintetintas HTM bus perspektyvūs formuojant didelio efektyvumo OLED įrenginius.
Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2021-04-01 - 2021-12-31
Projekto partneriai: Vytauto Didžiojo universitetas
