Ny mekanisme muliggør lavere energibehov til OLED -skærme

Forskere fra RIKEN og University of California San Diego, i samarbejde med internationale partnere fundet en måde at reducere mængden af ​​energi, der kræves af organiske lysemitterende dioder (OLED'er) betydeligt. OLED'er har tiltrukket opmærksomhed som potentielle erstatninger for flydende krystaldioder, da de tilbyder fordele som at være fleksible, tynd, og kræver ikke baggrundsbelysning.

Gruppen nåede fremskridt, udgivet i Natur , ved at udvikle en ny måde at manipulere de "excitoner" - par af elektroner og huller - der er nøglen til transport af elektroner inden for OLED'er. I det væsentlige, strøm, der passerer gennem enheden, skaber sådanne par, som derefter skifter til et lavere energiniveau og udsender synligt lys i processen. Normalt, excitonerne i OLED'er opstår i to mønstre, med omdrejningerne enten er de samme eller modsatte, og dem med samme spins - teknisk kendt som triplet excitons - er tre gange mere almindelige. Imidlertid, singlets, som skabes sammen med trillingerne, kræver mere energi, og selvom de kan konverteres til trillinger, betyder det stadig, at enheden som helhed kræver energi til at skabe dem i første omgang.

I det aktuelle arbejde, gruppen fandt en måde at sænke spændingen, så der kun dannes trillinger. Arbejdet begyndte med grundforskning for at forstå den grundlæggende fysik bag oprettelsen af ​​excitoner ved hjælp af præcise enkeltmolekylære elektroluminescensmålinger ved hjælp af et scanningstunnelmikroskop (STM) kombineret med et optisk detektionssystem. De udarbejdede et modelsystem baseret på et isoleret molekyle på 3, 4, 9, 10-perylentetracarboxylsyndianhydrid (PTCDA), en organisk halvleder, adsorberet på en metalunderstøttet ultratynd isoleringsfilm. De brugte en særlig teknik til at bibringe molekylen en negativ ladning. Derefter, de brugte strømmen fra et STM (scanning tunneling microscope) til at fremkalde luminescens i molekylet, og overvågede, hvilken type exciton der blev oprettet baseret på emissionsspektret. Målingerne viste, at ved lav spænding, kun trillinger blev dannet. Teoretiske beregninger af Kuniyuki Miwa og Michael Galperin ved UC San Diego bekræftede de eksperimentelle resultater og underbyggede mekanismen.

"Vi tror, "siger Kensuke Kimura fra RIKEN -klyngen for banebrydende forskning, "at vi var i stand til at gøre dette takket være en tidligere ukendt mekanisme, hvor elektroner selektivt fjernes fra det ladede molekyle afhængigt af deres spin -tilstand. "

"Det var meget spændende at opdage denne nye mekanisme, "siger Yousoo Kim, leder af Surface and Interface Science Laboratory i RIKEN CPR, "Vi mener, at disse fund kan blive et generelt arbejdsprincip for nye OLED'er med lav driftsspænding."