特別厚的有機(jī)發(fā)光二極管解決了嘮叨問題

九州大學(xué)的研究人員將薄有機(jī)層與厚層混合鈣鈦礦相結(jié)合，開發(fā)出厚度為微米的有機(jī)發(fā)光二極管，可以在不久的將來提高高性能顯示器和電視的可承受性和視角。

有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)使用有機(jī)分子層來有效地將電轉(zhuǎn)換成光。這些分子雖然是很好的發(fā)射器，但通常是很差的電導(dǎo)體，因此游戲的名稱很薄 - 如100納米，或約為人類頭發(fā)厚度的1/500。只有使用這種薄層才能很容易地將電流到達(dá)設(shè)備中間發(fā)生的地方。

盡管極薄的層受益于僅需要少量材料，但是這種薄膜的使用使得數(shù)百萬像素的可靠制造復(fù)雜化，因?yàn)闃O小的缺陷會(huì)導(dǎo)致器件故障。此外，在薄層的正面和背面之間反射的光通常導(dǎo)致相互作用 - 稱為腔效應(yīng) - 在大視角下略微扭曲發(fā)射顏色。

因此，挑戰(zhàn)在于使裝置更厚，同時(shí)避免有機(jī)物的缺點(diǎn)。為此，九州大學(xué)的研究人員轉(zhuǎn)向另一類稱為鈣鈦礦的材料，這些材料由其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)決定。

“盡管鈣鈦礦最近作為太陽能電池中的光吸收層受到了極大的關(guān)注，但一些鈣鈦礦實(shí)際上是透明的，同時(shí)也具有高導(dǎo)電性，”九州國際碳中性能源研究所副教授松島利信說。大學(xué)和自然論文的首席研究員宣布了新的結(jié)果。

九州大學(xué)的研究人員開發(fā)了厚有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，以減輕制造限制并改善視角。有機(jī)發(fā)光層含有顯示有效磷光或熱活化延遲熒光(TADF)的分子。金屬鹵化物鈣鈦礦層是透明的并且易于攜帶電，放置在有機(jī)層的兩側(cè)。微米厚的OLED具有高達(dá)40%的非常高的外部量子效率。發(fā)射光譜與具有適當(dāng)鈣鈦礦厚度的OLED的視角無關(guān)，有助于OLED顯示器在各種視角下沒有發(fā)射顏色失真。圖片來源：九州大學(xué)Toshinori Matsushima

“此外，基于有機(jī)和無機(jī)成分混合物的鈣鈦礦可以使用與有機(jī)物相同的制造工藝從低成本原材料加工，使鈣鈦礦和有機(jī)物完美匹配。”

在他們的設(shè)備中，研究人員將夾層的發(fā)光層夾在鈣鈦礦層之間，總厚度為2,000納米。得到的器件具有比典型OLED厚10倍的有源層 - 盡管仍然是人類頭發(fā)寬度的一小部分。

厚器件表現(xiàn)出與參考薄OLED相似的效率，同時(shí)從每個(gè)視角也具有相同的顏色。另一方面，基于厚有機(jī)層的OLED在類似的工作電壓下不發(fā)光。

九州大學(xué)中心主任Chihaya Adachi教授說：“這些結(jié)果推翻了30年來人們認(rèn)為OLED僅限于薄膜，并開辟了基于OLED的顯示器和照明的低成本，可靠和統(tǒng)一制造的新途徑。”有機(jī)光子學(xué)與電子學(xué)研究。

雖然研究人員也一直試圖將鈣鈦礦直接用作發(fā)光體，但到目前為止，這些器件的使用壽命一直很短。通過將發(fā)射過程保持在有機(jī)材料中并使用鈣鈦礦僅用于輸送電力，九州團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了厚設(shè)備和參考OLED的相似壽命。

“基于這項(xiàng)工作，鈣鈦礦將被視為多功能，高性能材料，不僅可以支持OLED，還可以支持其他有機(jī)電子設(shè)備，如激光，存儲(chǔ)設(shè)備和傳感器，”Adachi預(yù)測(cè)說。