Naujausi organinės optoelektronikos pasiekimai, susiję su fosforescuojančiais organiniais šviestukais (angl. phosphorescent organic light-emitting devices / PhOLED) patvirtino, kad ekonomiškai naudinga tobulinti ir kurti naujas elektroaktyvias medžiagas, taip pat vystyti PhOLED 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 pritaikomi apšvietimo technologijoms. Paminėtų technologijų proveržis ir vystymasis neišvengiamai susijęs su naujais moksliniais ir taikomaisiais tyrimais.
Naujausi publikuojami duomenys atskleidė, kad efektyviausi PhOLED prietaisai gaunami, kai naudojami fosforescuojantys metalų kompleksų emiteriai arba termiškai aktyvuojami uždelstos fluorescensijos emiteriai. Formuojamuose daugiasluoksniuose šviestukuose fosforescuojantiems emiteriams dažniausiai yra naudojamos komercinės, mažos molekulinės masės teigiamų krūvių pernašos matricos, kurioms būdingas didelis krūvių judrumas ir aukšta tripletinės būsenos energija. Daugumos mažamolekulinių matricų trūkumai – netinkamas terminis stabilumas ir mažas ilgaamžiškumas visuomet sumažina bendrą prietaisų efektyvumą.
Šio projekto metu planuojama pagaminti grupę darinių, kurie tarnautų kaip termostabilios PhOLED matricų medžiagos. Daugiasluoksnių PhOLED prietaisų optimizavimui ir efektyvumo padidinimui taip pat bus susintetinta grupė skylinių puslaidininkių, kurie naudojami pagalbiniuose krūvių pernašos sluoksniuose.
Projekto finansavimas:
KTU verslo paramos fondas
Projekto rezultatai:
Projekto metu buvo studijuojama literatūra ir apibendrinti mažamolekuliniai karbazolo junginiai, turintys pakaitus 2-oje, 3-ioje, 9-oje, 2,7-oje ir 3,6-oje padėtyse bei dvynieji junginiai, turintys substituotus karbazolo žiedus. Apžvelgta junginių sintezė ir ištirtos terminės, fizikinės savybės, bei panaudojimas prietaisuose. Pastebėta, įvairūs 3(9)-aril- arba 3,6-diarilpakeisti karbazolo junginiai buvo labai efektyvūs kaip matricos mėlyniems (EQE > 24 %), žaliems (EQE > 20 %) ir raudoniems (EQE > 19 %) PhOLED prietaisams.
Vykdydami projektą, sukūrėme ir susintetinome trifenilamino junginius turinčius vieną, du arba tris naftilo pakaitus. Ankstesniuose tyrimuose buvo pastebėta, kad halogeno atomų įvedimas į organinių puslaidininkių molekules pagerina krūvininkų judrį. Nors halogenai padidina visų krūvininkų judrį, bet svarbu kurti skyles pernešančias medžiagas ir neprarasti elektrocheminio ir terminio stabilumo. Lyginant jodo atomą su bromo atomu, atomai pasižymi panašiu elektromagnetiniu poveikiu ir turi panašų molekulinį svorį, tačiau bromas yra elektrochemiškai ir termiškai stabilesnis. Taigi bromu pakeisti junginiai turėtų pagerinti skylių judrį ir stabilumą. Gautų junginių struktūros patvirtintos masių ir branduolių magnetinio rezonanso metodais. Taip pat ištirtos termines savybes, išmatuoti medžiagų jonizacijos potencialus ir atlikti medžiagų krūvininkų pernašos matavimai. Pastebėta, kad junginiai pasižymėjo aukštu skylių judriu (> 10?3cm2/V·s) ir tripletine būsenos energija (?2,4 eV). Suformuoti fosforescuojantys OLED prietaisai. Prietaisas su tri[4-(1-naftil)fenil]aminu pasiekė 17,9 % efektyvumą (31,4 cd/A and 26,9 lm/W).
Vykdant tolimesnius tyrimus buvo susinetinti trifenilamino junginiai turintys vieną, du arba tris trifenilamino pakaitus. Susintetintų junginių struktūros buvo patvirtintos masių ir branduolių magnetinio rezonanso metodais. Diferencinės skenuojamosios kalorimetrijos ir termogravimetrinės analizės metodais ištirtos junginių terminės savybės. Pastebėta, kad junginiai pasižymi labai aukšta stiklėjimo temperatūra, kuri svyravo nuo 99 iki 163 ?C. Junginiai taip pat pasižymėjo tinkamais jonizacijos potencialais (5,8-5,2eV) ir tripletinės būsenos energija (2,37-2,44eV). Ištyrus savybes nuspręsta junginius panaudoti raudoną spalvą skleidžiančiuose fosforescuojančiuose OLED prietaisuose, skyles pernešančiam sluoksniui formuoti. Geriausiomis savybėmis pasižymėjo prietaisas su tri(1-difenilamin[4,4′-bifenil])aminu. Prietaisas pasiekė 13,8 % efektyvumą (22,6 cd/A and 18,4 lm/W).
Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2018-09-17 - 2019-09-16
Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas
