Органические светоизлучающие диоды с новыми красителями на основе кумарина

Предмет исследования. Представлены результаты исследования люминесцентных свойств органических светоизлучающих диодов на основе новых люминесцентных соединений, содержащих кумариновый фрагмент.

Метод. Изготовление светоизлучающих диодов проведено методами центрифугирования и термического напыления в вакууме в условиях чистой комнаты. Измерение характеристик светодиодов выполнено методами оптической спектроскопии, а также электрическими методами.

Основные результаты. Экспериментально показано, что формирование активного слоя светодиода на основе люминесцентных соединений, содержащих кумариновое ядро, приводит к образованию димеров, спектр люминесценции которых существенно отличается от спектра исходного соединения в растворе толуола. Преобразование структуры соединения привело к изменению вольтамперных характеристик результирующего устройства и спектров свечения. Данные измерения возникли из-за различий электронной структуры исследуемых соединений, а также разницы значений подвижностей носителей заряда и высот потенциальных барьеров, возникающих на гетерогранице с другими рабочими слоями светодиода.

Практическая значимость. Полученные результаты могут служить основой для систематизации знаний о зависимости свойств новых люминесцентных соединений, в состав которых входит кумариновое ядро, от их структуры. Структуры, разработанные в рамках работы, могут стать прототипами для промышленно выпускаемых светоизлучающих устройств, излучающих в том числе белый свет.

1. Luo J., Rong X.F., Ye Y.Y., Li W.Z., Wang X.-Q., Wang W. Research progress on triarylmethyl radical-based high-efficiency OLED // Molecules. 2022. V. 27. N 5. P. 1632. https://doi.org/10.3390/molecules27051632

2. Corrêa Santos D., Vieira Marques M.F. Blue light polymeric emitters for the development of OLED devices // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2022. V. 33. N 16. P. 12529–12565. https://doi.org/10.1007/s10854-022-08333-3

3. Palomaki P. Quantum Dots + OLED = Your Next TV: Formerly rival technologies will come together in new Samsung displays // IEEE Spectrum. 2022. V. 59. N 1. P. 52–53. https://doi.org/10.1109/MSPEC.2022.9676350

4. Lee S., Hahm D., Yoon S.Y., Yang H., Bae W.K., Kwak J. Quantumdot and organic hybrid light-emitting diodes employing a blue common layer for simple fabrication of full-color displays // Nano Research. 2022. V. 15. N 7. P. 6477–6482. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4204-y

5. Ващенко А.А., Витухновский А.Г., Лебедев В.С., Селюков А.С., Васильев Р.Б., Соколикова М.С. Органический светоизлучающий диод на основе плоского слоя полупроводниковых нанопластинок CdSe в качестве эмиттера // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2014. Т. 100. № 2. С. 94–98.

6. Селюков А.С., Витухновский А.Г., Лебедев В.С., Ващенко А.А., Васильев Р.Б., Соколикова М.С. Электролюминесценция коллоидных квазидвумерных полупроводниковых наноструктур CdSe в гибридном светоизлучающем диоде // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015. Т. 147. № 4. С. 687–701.

7. Eliseeva S.V., Bünzli J.C.G. Rare earths: jewels for functional materials of the future // New Journal of Chemistry. 2011. V. 35. N 6. P. 1165–1176. https://doi.org/10.1039/C0NJ00969E

8. Eliseeva S.V., Bünzli J.C.G. Lanthanide luminescence for functional materials and bio-sciences // Chemical Society Reviews. 2010. V. 39. N 1. P. 189–227. https://doi.org/10.1039/B905604C

9. Liang A., Ying L., Huang F. Recent progresses of iridium complexcontaining macromolecules for solution-processed organic lightemitting diodes // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. 2014. V. 24. N 6. P. 905–926. https://doi.org/10.1007/s10904-014-0099-8

10. Wei Q., Fei N., Islam A., Lei T., Hong L., Peng R., Fan X., Chen L., Gao P., Ge Z. Small-molecule emitters with high quantum efficiency: mechanisms, structures, and applications in OLED devices // Advanced Optical Materials. 2018. V. 6. N 20. P. 1800512. https://doi.org/10.1002/adom.201800512

11. Jin J., Zhu Z., Yan J., Zhou X., Cao C., Chou P.-T., Zhang Y.-X., Zheng Z., Lee C.-S., Chi Y. Iridium (III) phosphors–bearing functional 9-phenyl-7, 9-dihydro-8h-purin-8-ylidene chelates and bluehyperphosphorescent OLED devices // Advanced Photonics Research. 2022. V. 3. N 7. P. 2100381. https://doi.org/10.1002/adpr.202100381

12. Chen J.X., Liu W., Zheng C.J., Wang K., Liang K., Shi Y.-Z., Ou X.-M., Zhang X.-H. Coumarin-based thermally activated delayed fluorescence emitters with high external quantum efficiency and low efficiency roll-off in the devices // ACS Applied Materials & Interfaces. 2017. V. 9. N 10. P. 8848–8854. https://doi.org/10.1021/acsami.6b15816

13. Traven V.F., Cheptsov D.A. Sensory effects of fluorescent organic dyes // Russian Chemical Reviews. 2020. V. 89. N 7. P. 713. https://doi.org/10.1070/RCR4909

14. Huang D., Chen Y., Zhao J. Access to a large stokes shift in functionalized fused coumarin derivatives by increasing the geometry relaxation upon photoexcitation: An experimental and theoretical study // Dyes and Pigments. 2012. V. 95. N 3. P. 732–742. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2012.04.024

15. Drexhage K.H. Dye Lasers. Springer-Verlag, 1973. 285 p.

16. Yin Y., Lü Z., Deng Z., Liu B., Mamytbekov Z.K., Hu B. White-lightemitting organic electroluminescent devices with poly-TPD as emitting layer // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2017. V. 28. N 24. P. 19148–19154. https://doi.org/10.1007/s10854-017-7871-9

17. Kotchapradist P., Prachumrak N., Sunonnam T., Tarsang R., Namuangruk S., Sudyoadsuk T., Keawin T., Jungsuttiwong S., Promarak V. N-coumarin derivatives as hole-transporting emitters for high efficiency solution-processed pure green electroluminescent devices // Dyes and Pigments. 2015. V. 112. P. 227–235. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2014.06.032

18. Sahoo R.K., Atta S., Singh N.D., Jacob C. Influence of functional derivatives of an amino-coumarin/MWCNT composite organic hetero-junction on the photovoltaic characteristics // Materials Science in Semiconductor Processing. 2014. V. 25. P. 279–285. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2014.01.001

19. Yadav R.A.K., Dubey D.K., Chen S.Z., Liang T.W., Jou J-H. Role of molecular orbital energy levels in OLED performance // Scientific Reports. 2020. V. 10. N 1. P. 9915. https://doi.org/10.1038/s41598-020-66946-2