Новости перспективных технологий

Найден способ продления жизни OLED

Изображение с сайта fian-inform.ru

Российские физики из ФИАНа нашли способ продления срока жизни органических светодиодов. С этой целью ученые предлагают примешивать к органической основе OLED долгоживущие нанокристаллы на основе халькогенидов кадмия. Эти неорганические люминесцентные точки не только избавят от работы быстро устающие органические хромофоры, но и значительно упростят технологию производства светодиода с нужным спектром излучения.

Органические светодиоды имеют несколько преимуществ по сравнению с иными светоизлучающими конструкциями. Во-первых, органическая химия весьма разнообразна, и подбор нужной длины волны излучения обусловливается лишь выбором вещества, во–вторых, для синтеза новых органических веществ не нужны сложные ростовые установки, как для лучевой эпитаксии или прецизионного осаждения. Однако не все так безоблачно. Создание долговечных органических светодиодов из-за малого срока жизни непосредственно излучающих точек – хромофоров – на сегодняшний день является проблемой. Физики из ФИАНа с помощью химиков из МГУ нашли способ устранения этого существенного недостатка.

«Мы предлагаем вместо органических хромофоров вводить неорганические люминесцентные центры – это центры на основе полупроводниковых нанокристаллов. В частности, нанокристаллы на основе халькогенидов кадмия (халькогениды – химические соединения элементов 6–ой группы – кислород, сера, селен, теллур, полоний – таблицы Менделеева с металлами, в данном случае речь идет о соединениях с кадмием – прим. Ф.И.) обладают довольно прочными связями, и потому не разрушаются во время эксплуатации. Более того, эти нанокристаллы обладают очень интересной сущностью – с изменением размеров объекта меняется и длина волны люминесценции, и для того, чтобы получить другую длину волны, достаточно лишь поменять размеры одного и того же вещества», – рассказывает один из основных исследователей свойств кадмиевых нанокристаллов, кандидат физ.–мат.наук Сергей Амброзевич.

Технология изготовления органических светодиодов с внедренными неорганическими нанокристаллами практически ничем не отличается от технологии в случае чистой органики. С разницей в одно действие – к органическому полупроводнику предварительно примешиваются полупроводниковые нанокристаллы, синтезированные в виде коллоидного раствора (в данном случае командой химиков из МГУ под руководством кандидата хим. наук Романа Васильева). Тогда получается, что проводящей частью получившегося состава является хорошо справляющаяся с этим органика, а люминесцирующей – долгоживущая неорганическая примесь. Однако для того, чтобы эта примесь люминесцировала, она должна уметь «завлекать» на свою территорию электроны и «дырки», и только после их рекомбинации выделится фотон люминесцентного излучения.

«Чтобы убедиться в том, что рекомбинация происходит, мы провели исследование подвижности носителей заряда в пленках из полупроводниковой проводящей матрицы, легированной нашими кадмиевыми квантовыми точками, в частности, селенидом кадмия с оболочкой из сульфида кадмия, и селенидом кадмия без оболочки. Каких–то специальных условий мы не создавали, все проводилось в обычных условиях. Оказалось, что структура с оболочкой захватывает заряды и поэтому может излучать, в то время как чистый селенид кадмия захватывать заряд отказался», – делится Сергей Амброзевич.

Дело в том, что при покрытии нанокристалла оболочкой из материала с более широкой запрещенной зоной, чем у ядра, вероятность (и эффективность) люминесценции увеличивается, так как вероятность перехода электрона и «дырки» в центр, где находится потенциальная яма, гораздо больше вероятности перехода в безизлучательные состояния на поверхности. Однако это имеет смысл, если потенциальные ямы для обоих зарядов находятся в одном месте – в центре нанокристалла, тогда им, будучи окруженными потенциальным барьером, не остается ничего, кроме как рекомбинировать. Это первый тип гетероперехода в нанокристаллах, именно он и наблюдался в случае селенида кадмия с оболочкой из сульфида кадмия. Другое дело, если потенциальная яма для электрона находится, скажем, в ядре, а для «дырки» – на поверхности. В этом случае вероятность их встречи крайне мала, а значит, мала и вероятность люминесценции. Пример тому – исследованный учеными позже кадмий–теллур/кадмий–селен. Понятно, что для продления срока жизни OLED больше подходят нанокристаллы с первым типом гетероперехода.

Одной из основных областей применения OLED–технологии является создание «органических» дисплеев. Такие дисплеи обладают более привлекательными характеристиками по сравнению с плазменными и жидкокристаллическими. Это и меньшее энергопотребление, и возможность создания гибких дисплеев, и меньшие габариты и т.п., поэтому освоение методик продления срока их жизни – весьма полезное занятие. Меж тем фиановские физики, будучи все–таки приверженцами фундаментальной науки, уверены – кадмиевые квантовые точки интересны не только в составе OLED, но и сами по себе.

«Оказалось, – комментирует руководитель работы, профессор Алексей Витухновский, – что даже если оградить нашу квантовую точку потенциальным барьером, то есть создать условия для рекомбинации электрона и дырки в центре системы, поверхностные состояния все равно играют определеную роль. Это проявляется при непрерывном облучении системы лазерным излучением, – вместо непрерывной флуоресценции наблюдается мерцающая флуоресценция, так называемый “blinking” – быстрая смена состояний “on”–испускание света и “off”– отсутствие свечения. Сейчас мы исследуем электронные процессы в квантовых точках с помощью недавно приобретенного уникального прибора – сканирующего конфокального микроскопа».

Информация с сайта fian-inform.ru/ со ссылкой на материалы АНИ «ФИАН–информ».