Tidsopløst fotoemissionselektronmikroskopi for at undersøge elektrondynamikken i solid-state film OLED'er

Organiske lysemitterende dioder (OLED'er) er meget udbredt i displayteknologi og bliver også undersøgt til belysningsapplikationer. En omfattende forståelse af disse enheder er derfor vigtig, hvis deres egenskaber skal udnyttes til deres fulde potentiale. Forskere fra University of Tsukuba har direkte observeret den fotoexciterede elektrondynamik i en organisk film ved hjælp af tidsopløst fotoelektronemissionsmikroskopi. Deres resultater offentliggøres i Avancerede optiske materialer .

OLED-skærme er populære, fordi de er lyse, letvægts, og bruger ikke meget strøm. Deres output genereres, når en exciton - en kombination af en elektron og et elektronhul - frigiver sin energi. Imidlertid, denne udgivelse er ikke mulig for alle OLED -excitoner, hvilket gør deres samlede effektivitet lav.

For at imødegå denne begrænsning, forskere fokuserer på OLED'er, der udviser termisk aktiveret forsinket fluorescens (TADF-OLED'er), som viser effektivitet på op til 100%.

Imidlertid, detaljer om elektrondynamikken, der påvirker deres ydeevne, er ikke fuldt ud forstået. Forsøg på at lære mere har brugt dårligt definerede modeller, hvilket betyder, at resultaterne har været svære at fortolke og anvende på andre systemer.

Forskerne fokuserede på en enkeltkomponent, solid-state film af et materiale kendt som 4CzIPN og undersøgte det ved hjælp af tidsopløst fotoemissionselektronmikroskopi (TR-PEEM). De sammenlignede deres resultater med observationer foretaget ved hjælp af den mere almindeligt anvendte time-resolved photoluminescence (TR-PL) metode for at forsøge at etablere detaljer om henfaldsprocessen, som tidligere var ukendte.

"Solid-state film er fremragende materialer til OLED'er, fordi de gør fremstillingsprocessen for enheden enklere, reducere den nedbrydning, der ofte ses, og udviser fremragende kvanteeffektivitet, "forklarer undersøgelse, tilsvarende forfatter professor Yoichi Yamada." Problemet er, at vi stadig ikke helt forstår, hvad der sker med excitonerne, så der er mulighed for, at vi kunne gøre dem endnu bedre."

Forskerne har med succes opdaget den fotoexciterede elektrondynamik i TADF-faststoffilmen ved hjælp af TR-PEEM. Og ved at sammenligne med TR-PL resultater identificerede de langlivede elektroner, som de mener blev dannet ved dissociation af excitoner.

De fandt ud af, at op til 4% af de dannede excitoner kan dissociere og blive fanget i filmen. Meget få beviser for dette er blevet noteret ved brug af andre teknikker.

"Ud over at detektere et træk ved exciton-henfald i TADF-OLED'er, som ikke er blevet direkte observeret til dato; vi demonstrerede også potentialet i TR-PEEM-metoden, " Professor Yamada forklarer. "Vi mener, at vores resultater vil yde et væsentligt bidrag til udviklingen af ​​effektive OLED-baserede produkter."