Revolucija u OLED tehnologiji: nova spektroskopska tehnika produžava životni vek ekrana i uređaja

Naučnici su primenili spektroskopsku tehniku poznatu kao elektronska sum-frekventna generacija (ESFG), kako bi istražili mehanizme prenosa naelektrisanja u organskim svetlećim diodama (OLED).

Kolor ekrani visoke rezolucije kao što su oni na savitljivim pametnim telefonima i ultratankim televizorima, oslanjaju se mahom na OLED tehnologiju. U poređenju sa drugim vrstama ekrana, OLED nudi brojne prednosti: fleksibilnost, sopstveno osvetljenje, malu masu, tanku strukturu, visok kontrast i rad pri malom naponu. Zbog toga je u poslednjim godinama postala sve popularnija.

OLED uređaj se sastoji od više ultratankih slojeva organskih filmova između dve elektrode, gde svaki sloj ima specifičnu funkciju. Kada se pusti napon, nakupljaju se električni naboji i emituje se svetlost, najčešće na granicama između slojeva. Iako ova višeslojna struktura omogućava preciznu kontrolu prenosa naboja i emitovanja svetlosti, ti isti procesi vremenom dovode do degradacije organskih slojeva, čime se skraćuje vek trajanja i efikasnost OLED uređaja.

Razumevanje ponašanja elektronske strukture na ovim graničnim strukturama, tokom rada OLED-a i dalje predstavlja veliki izazov. Tim sa Univerziteta Čiba u Japanu, primenio je spektroskopsku metodu, sum-frekventnu generaciju (SFG). Ova metoda omogućila im je da prouče vibracione i elektronske osobine OLED interfejsa tokom stvarnog rada uređaja.

Kada se OLED-u pusti napon, svetlost se emituje spajanjem naboja na organskim granicama, što menja izlaz ESFG signala. Na osnovu tih promena, naučnici mogu da prate akumulaciju naboja i promene elektronske strukture u različitim uslovima rada. Ova nedestruktivna i inovativna metoda omogućava dublje razumevanje ponašanja električnog naboja u OLED uređajima.

Proučavanje ponašanja naboja pomoću ESFG spektroskopije

Istraživanje je obuhvatilo tri različita OLED uređaja sa različitim kombinacijama organskih slojeva. ESFG spektroskopija je primenjena radi uvida u promene spektra izazvane ponašanjem naboja i elektronskom strukturom na interfejsu ekrana. Profesor Mijamae objašnjava da je tim prvi put precizno odredio razlike u jačini električnih polja unutar OLED-a u zavisnosti od primenjenog napona, čime je objašnjeno kako te razlike utiču na prenos naboja i osobine emitovanja svetlosti.

Istraživači su identifikovali ESFG spektar za svaki organski sloj upoređujući apsorpcione spektre i konfiguracije slojeva u tri OLED uređaja. Uočene su promene u intenzitetu spektralnih signala prilikom primene napona, koje su direktno povezane sa ponašanjem naboja i električnim poljem unutar OLED-a.

Kod sloja za transport pozitivnih nosilaca naboja (tzv. “hole” materijala), intenzitet signala je porastao, dok je kod sloja koji emituje svetlost intenzitet opao. Ovo pokazuje da se prenos naboja unutar različitih organskih slojeva OLED-a razlikuje, što utiče i na svetlosne osobine uređaja.

Uticaj izbora materijala na emitovanje svetlosti

Dodatno, tim je koristio napone u obliku kvadratnih impulsa kako bi proučio kako se električno polje menja tokom vremena. Otkrili su da dodatak materijala BAlq (koristi se za transport elektrona u OLED-ima) menja tačku iz koje OLED emituje svetlost. Ova promena utiče na boju, oblik svetlosnog snopa i efikasnost pretvaranja električne energije u svetlost.

„Tehnika ESFG predstavlja novu, visoko efikasnu, nedestruktivnu i neinvazivnu spektroskopsku metodu za ispitivanje električnog polja izazvanog ubrizganim nalozima u čvrstoj tankoslojnoj elektronici,” naglašava profesor Mijamae, a prenosi SciTechDaily.

Zahvaljujući ovoj tehnici, naučnici sada mogu projektovati OLED uređaje sa dužim vekom trajanja, većom efikasnošću i nižim troškovima, što bi moglo proširiti njihovu upotrebu u svakodnevnim uređajima. „Ovo istraživanje može značajno skratiti i racionalizovati razvoj novih materijala, koji se danas još uvek uglavnom zasniva na metodama pokušaja i greške i dugotrajnom procesu testiranja degradacije,” objašnjava profesor Mijamae.