Ученые из Национальной физической лаборатории (NPL) в сотрудничестве с Институтом передовых технологий Samsung (SAIT) провели новое исследование , чтобы лучше понять деградацию синих органических светодиодов (OLED). Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Механизмы деградации — физические, химические или какие-то другие, — которые приводят к выходу из строя синих органических светодиодов, до сих пор до конца не изучены. Это ограничивает стабильность синих OLED-дисплеев и, как следствие, срок службы технологии OLED в полноцветных дисплеях и освещении.
Первый полимерный светодиод (PLED) был создан в НПЛ в 1975 году. В нем использовалась полимерная пленка толщиной до 2,2 микрометра, расположенная между двумя инжектирующими заряд электродами. С тех пор развитие технологии красных и зеленых OLED привело к тому, что эти цветные OLED теперь можно сравнить с обычными светодиодами.
Понимание механизма деградации синих OLED имеет важное значение для улучшения их производительности и стабильности. Однако OLED состоят из очень тонких слоев органических молекул, и химический отбор проб наноразмерных органических слоев и интерфейсов с достаточным количеством аналитической информации является сложной задачей.
Чтобы решить эту давнюю проблему, команда NPL/SAIT использовала OrbiSIMS, инновационный метод масс-спектрометрической визуализации, изобретенный в NPL в 2017 году. Команда использовала наномасштабную масс-спектрометрию OrbiSIMS, чтобы впервые с беспрецедентной чувствительностью идентифицировать молекулы разложения синих органических светодиодов. и локализовать их с разрешением по глубине семь нанометров в многослойной архитектуре OLED.
Команда обнаружила, что химическая деградация в основном связана с потерей кислорода в молекулах на границе между слоями эмиссии и транспорта электронов. Результаты OrbiSIMS также показали увеличение срока службы OLED-устройств примерно на один порядок, в которых используются немного другие исходные материалы.
Результаты и метод, описанные в исследовании, могут дать информацию и стимулировать будущие усилия по улучшению производительности новых архитектур синих OLED и помочь производителям технологий отображения разрабатывать дисплеи более высокого качества с более длительным сроком службы продуктов. Этот метод уже использовался в другом исследовании, проведенном Samsung и Корейским институтом передовых наук и технологий (KAIST), которое также было опубликовано в журнале Nature Communications .
Доктор Густаво Триндаде, один из ведущих авторов исследования NPL, сказал: «Наше исследование, которое было выбрано редактором в рамках темы «устройства», позволило нам идентифицировать молекулы разложения, которые являются продуктами реакции, локализованными на границе раздела между излучением и уровни электронного транспорта (ETL/EML)».
«Присутствие этих молекул разложения отрицательно коррелирует со сроком службы синих органических светодиодов. Кроме того, мы показали, что устройства с слегка модифицированными материалами-основами значительно снижают интенсивность продуктов межфазного разложения и демонстрируют превосходный срок службы».
Профессор Ян Гилмор, автор исследования, корреспондент NPL, сказал: «OrbiSIMS позволяет с высокой уверенностью идентифицировать сложные молекулы с аттомольной чувствительностью и одновременной локализацией в слое менее семи нанометров. Этого невозможно достичь с помощью традиционной высокопроизводительной ЖХ-МС. методы, требующие растворения устройства. OrbiSIMS как инструмент диагностики деградации органических светодиодов может сыграть жизненно важную роль в обеспечении понимания будущего развития материалов и архитектуры устройств».
Д-р Сухван Сул и д-р Джунхюк Ким, ведущие авторы исследования SAIT, сказали: «Мы были рады работать с командой NPL профессора Яна Гилмора, чтобы впервые применить OrbiSIMS для изучения деградации органических светоизлучающих диодов (OLED). , что в настоящее время является одним из основных препятствий для индустрии OLED».
«Благодаря разработке OrbiSIMS с его беспрецедентным разрешением по глубине/массе и способности проводить полный анализ органических молекул мы теперь можем диагностировать и решать множество нерешенных проблем в органических электронных устройствах, таких как OLED».
