Naujausi organinės optoelektronikos pasiekimai, susiję su organiniais šviestukais (angl. organic light-emitting diodes / OLED), patvirtino, kad ekonomiškai naudinga tobulinti ir kurti naujas elektroaktyvias medžiagas, taip pat vystyti OLED technologijas. Mažo ploto OLED displėjai optoelektronikos rinkoje jau sudaro 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 30 % pasaulinės elektros energijos yra sunaudojama apšvietimui. Prognozuojama, kad, įsisavinus apšvietimo technologijas, kuriose naudojami pigūs, bet efektyvūs organiniai šviestukai, būtų sutaupyta iki 15 % pasaulinės elektros energijos kiekio.
Projekto finansavimas:
KTU Mokslo ir inovacijų fondas
Projekto rezultatai:
Projekto metu susintetintos kelios grupės naujų organinių junginių, kurie panaudoti OLED prietaisuose kaip teigiamus krūvius pernešanti matrica. Susintetinas naujas karbazolo ir chinoksalino mažos molekulinės masės bipolinis junginys, kuris taip pat buvo charakterizuotas ir išbandytas kaip teigiamus krūvius pernešanti matrica fosforescuojančiuose organiniuose šviesos dioduose. Junginys gali formuoti homogeniškas amorfines plėveles, nes pasižymėjo labai aukšta stiklėjimo temperatura, kuri siekė 136 oC, o terminės destrukcijos pradžios temperatūra buvo apie 387 oC. Iš susintetintos medžiagos sluoksnių elektronų fotoemesijos ore spektrų buvo nustatyti jonizacijos potencialai, kurių vertė svyravo apie 5,85 eV. Junginys buvo išbandytas kaip teigiamus krūvius pernešanti matrica žalią, mėlyną ir geltoną šviesą skleidžiančiuose prietaisuose, atitinkamai, naudojant emiterius Ir(ppy)3 (tri(2-fenilpyridin)iridis(III)), FIrpic (bis[2-(4,6-difluorfenil)pyridinato-C2,N](picolinato)iridis(III)) ir PO-01 (iridžio(III)bis(4-feniltieno[3,2-c]piridinato-N,C2′)acetilacetonatu). Prietaisas, kuriame buvo naudojamas geltoną šviesą skleidžiantis emiteris PO-01, pasižymėjo geriausiomis savybėmis charakteristikomis. Prietaisas pasižymėjo šiomis savybėmis: įsijungimo įtampa buvo apie 4,9 V, didžiausias skaistis siekė daugiau nei 4050 cd/m2, srovės efektyvumas svyravo apie 10,8 cd/A, tuo tarpu energinis efektyvumas buvo 6,9 lm/W esant 100 cd/m2 skaisčiui.
2,7-Di(4-bifenil)-9,9-diheksilfluorenas buvo susintetintas daugiapakopės sintezės būdu ir charakterizuotas kaip krūvį pernešanti medžiaga elektroliuminescenciniams prietaisams. Junginys buvo charakterizuotas naudojant branduolių magnetinio rezonanso (1H NMR), spektroskopijos, masių spektrometrijos, diferencinės skenuojamosios kalorimetrijos ir termogravimetrinės analizės metodus. Gauti rezultatai parodė, kad junginys yra termiškai stabilus ir gali formuoti homogeniškas elektroaktyvias amorfines plėveles, šio junginio stiklėjimo temperatūra siekė 47 oC. Gautas junginys buvo išbandytas kaip skyles pernešanti medžiaga daugiasluoksniuose organiniuose šviesos dioduose, panaudojant Alq3 ir kaip emiterį ir kaip elektronus pernešantį sluoksnį. Prietaisas, kuriame PEDOT (poli(3,4-etilendioksithiofenas)) buvo kaip skylių injekcijos sluoksnis, o skyles pernešantis matricos sluoksnis buvo panaudotas 2,7-di(4-bifenil)-9,9-diheksilfluorenas, pasižymėjo šiomis savybėmis: įsijungimo įtampa siekė 3,2 V, didžiausias skaistis siekė daugiau nei 15600 cd/m2, o srovės efektyvumas svyravo apie 4,5 cd/A.
Taip pat buvo susintetina nauja skyles pernešančių matricų serija, fluoreno pagrindu, t.y. 9,9-dietyl-2,7-bis(2-(trifluorometil)fenil)-9H-fluorenas, 9,9-dietil-2,7-bis(3-(trifluorometil)fenil)-9H-fluorenas ir 9,9-dietil-2,7-bis(4-(trifluorometil)fenil)-9H-fluorenas. Šie junginiai sudaryti taip, kad turi simetriškai arba asimetriškai prijungtus trifluotmetilpakaitus skirtingose fluoreno padėtyse. Susintetintos skyles pernešančios medžiagos pasižymi geru tirpumu įvairiuose organiniuose tirpikliuose ir puikiu terminiu stabilumu, formuojant morfologiškai stabilias plėveles. Kaip skyles pernešančios medžiagos šie junginiai pasižymi tiek tinkamomis jonizacijos potencialų vertėmis, tiek aukštomis tripletinės būsenos energijomis, tiek ir tinkamomis moleklulinių energijos lygmenų vertėmis (HOMO-LUMO). Tirpalų liejimo būdu buvo suformuoti geltoną šviesą skleidžiantys fosforescuojantys OLED, kuriuose buvo panaudotos šios naujai susintetintos skyles pernešančios matricos. Šiuose prietaisuose kaip matrica buvo naudojamas 4,4?-bis(N-karbazolil)-1,1?-bifenil (CBP) junginys kartu su geltoną šviesą skleidžiančiu emiteriu Iridžio(III)bis(4-feniltieno[3,2-c]piridinato-N,C2′)acetilacetonatu (PO-01). Geriausiomis savybėnis pasižymėjo prietaisas, kuriame buvo naudotas 9,9-dietil-2,7-bis(3-(trifluorometil)fenil)-9H-fluorenas, kur srovės efektyvumas išaugo iki 54 % nuo 23,3 iki 35,8 cd/A, o išorinis kvantinis efektyvumas padidėjo 14 %, nuo 11,.3 iki 12,9 %, palyginus su prietaisu, kuriame kaip skyles pernešanti medžiaga buvo naudojamas komercinis bis(naftalen-1-il)-N,N?-bis(fenil)benzidinas (NPB). Prietaisai su junginiais 9,9-dietil-2,7-bis(2-(trifluorometil)fenil)-9H-fluorenu ir 9,9- dietil-2,7-bis(4-(trifluorometill)fenil)-9H-fluorenu taip pat yra konkurencingi palyginus su lyginamuoju prietaisu. Taip pat buvo ištirtas ir tirpiklio poveikis prietaisų savybėms. Gauti rezultatai parodė, kad tokiu būdu formuojant skyles pernešančius sluoksnius, tai gali būti daug žadantys rezultatai, norint padidinti OLED prietasių efektyvumą.
Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2020-04-14 - 2020-12-31
Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas
