Органические светоизлучающие диоды за несколько лет превратились из предмета лабораторных исследований в перспективные устройства с огромным потенциалом. Возможность создавать гибкие панели, низкие пороговые напряжения, широкий - до 170º - угол обзора, большая продолжительно службы. Работа таких устройств основана на люминесценции эмиссионного органического слоя при приложении напряжения. Таким образом, одной из важных задачей при создании таких устройств является выбор такого материала, который будет обладать яркой люминесценцией и стабильностью в режиме работы устройства, а также обладать хорошей проводимостью носителей заряда – электронов и дырок, – при рекомбинации которых в эмиссионном слое и происходит свечение.
Все больше ученых работает для развития этого направления, в том числе создания новых электролюминесцентных материалов, однако исторически создание полноцветных RGB-диодов упиралось в низкое время работы голубых красок по сравнению с красными и зелеными, а также в более низкую интенсивность их люминесценции. Поиск новых голубых люминофоров не прекращается ни на минуту, однако информация о новых перспективных материалах публикуется не так часто.
В основном есть два направления поиска таких соединений, оба из которых основаны на модификации ранее полученных ярко люминесцирующих материалов. Первый класс таких соединений - это координационные соединения металлов, таких как алюминий и цинк. Первым - и до сих пор самым распространенным - соединением этого класса является комплекс алюминия с 8-оксихинолином (AlQ3), который обладает интенсивной зеленой фотолюминесценцией, а также хорошим транспортом носителей заряда. Модификацией входящего в его состав лиганда Q можно добиваться изменения блины волны люминесценции, смещая ее в синюю область. Так поступили, например, ученые из Гонконга [1], которые получили метильное производное Q, сместив таким образом максимум излучения на длину волны 500 нм без потери интенсивности и продолжительности излучения. С использованием такого материала удалось в том числе получить светодиод со стартовым напряжением 9 В и максимальной светимостью 14070 Кд/м2 при 480 мА/см2.
Заменой лиганда Q на N,O-донорный лиганд PPO удалось сместить полосу люминесценции еще сильнее вправо: Al(ppo)3 имеет максимум люминесценции при 450 нм, а светимость достигает 15000 Кд/м2 при 250 мА/см2 [2]. При переходе к комплексам цинка полосу люминесценции удается сместить еще сильнее: Zn(N,O-OPhOxZArX)2 c X = PhNMe2 имеет максимум люминесценции 430 нм, что уже вполне достаточно, а масксимальная светимость в его случае доходит до 10000 Кд/м2[6].
Вторым классом соединений, среди которых ведется поиск, являются металлорганческие соединения иридия. Их особенностью является наличие непосредственно связи металл-углерод, что приводит к специфике их синтеза и хранения. Первым из таких соединений стал Ir(ppy)2 с зеленой люминесценцией,но уже переход к фторированным материалам позволяет сместить полосу люминесценции в область ниже 500 нм. Таким соединением является FIr(pic) [3,4], а так же ряд соединений, в которых обе связи иридий образует с углеродом[5]. Интенсивность люминесценции таких соединений сильно зависит от матрицы, в которую они помещены. Так, варьируя эту матрицу, ученым из Pacific Northwest National Laboratory удалось получить голубой люминофор с внутренним квантовым выходом (EQE) до 25%.
Ученым под руководством Asanga Padmaperuma удалось добиться того, что до четверти электрической энергии преобразуется в голубой свет. Ученые уже давно работают в этом направлении, и уже в 2009 году вышла статья о получении EQE=17% [3] с использованием амбиполярной матрицы на основе фосфиноксида. Новый материал, позволяющий поднять EQE еще на 8%, пока не раскрывается, однако если все данные подтвердятся, светлое будущее светодиодов станет еще ближе.
[1] J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5640-5641
[2] Science and Technology of Advanced Materials 5 (2004) 325–329
[3] APPLIED PHYSICS LETTERS 94, 223304 (2009)
[4] Adv. Mater. 2008, 20, 4189–4194
[5] SID 06 DIGEST 131
[6] Inorg Chem. 2008 Jul 7;47(13):5666-76
