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Jul 08, 2023

Scientific Reports volume 5, Numéro d'article : 12487 (2015) Citer cet article

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Pour réaliser des diodes électroluminescentes organiques phosphorescentes (s-PhOLED) à haut rendement énergétique et traitées en solution, le problème de tension de commande élevée correspondant doit être bien résolu. Pour le résoudre, des efforts ont été consacrés à l'exploitation de nouveaux matériaux d'accueil ou d'interface. Cependant, les problèmes de piégeage de charge du phosphore et/ou de barrière d'injection de charge restent sérieux, limitant largement les niveaux d'efficacité énergétique (PE). Ici, avec l'utilisation d'un couple formant un exciplexe 4, 4′, 4″ -tris[3-méthylphényl(phényl)amino]triphénylamine (m-MTDATA) et 1,3,5-tri(m-pyrid-3- yl-phényl)benzène (TmPyPB), l'injection et le transport efficaces de charges, la recombinaison trou-électron sans barrière pour la formation de l'exciplexe interfacial et l'élimination des pièges à charge des phosphores dans la couche émissive sont réalisés simultanément, ce qui entraîne un retournement de situation. sur une tension de 2,36 V, un PE record de 97,2 lm W−1, ainsi qu'une tension de commande extrêmement faible de 2,60 V à 100 cd m−2, 3,03 V à 1 000 cd m−2 et 4,08 V à 10 000 cd m− 2. Ce rapport est la première fois que les performances PE du s-PhOLED approchent le niveau élevé de 100 lm W−1, ce qui est même supérieur aux performances de pointe correspondantes de son homologue PhOLED déposé sous vide (v-PhOLED) de la même couleur. . Nous prévoyons que ce rapport ouvre une nouvelle voie pour obtenir des s-PhOLED monochromes et blancs économes en énergie avec des structures simples.

Les diodes électroluminescentes organiques phosphorescentes (PhOLED)1 ont attiré beaucoup d'attention car elles peuvent récolter à la fois des excitons singulet et triplet pour atteindre une efficacité quantique interne de près de 100 %. Grâce à l'exploitation de structures de dispositifs multicouches avancées2,3,4,5, de nouveaux mécanismes électroluminescents (EL)6,7,8,9,10 et de techniques de couplage11,12, d'énormes progrès ont été réalisés pour les PhOLED déposés sous vide (v- PhOLED) basés sur de petits métallophosphores moléculaires, dont l'efficacité énergétique (PE) a déjà dépassé 100 lm W−1 pour les appareils monochromes et blancs11,12,13,14. Par rapport aux v-PhOLED, les PhOLED traités en solution (s-PhOLED) semblent être plus attrayants à la fois pour la recherche universitaire et pour les applications industrielles, car ils présentent de nombreux avantages uniques15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24, tels que des architectures de dispositifs simples, une modélisation haute résolution pratique sur des substrats de grande surface et une fabrication à faible coût via l'impression à jet d'encre ou le revêtement rouleau à rouleau. Cependant, les performances des s-PhOLED25,26,27,28,29,30, en particulier du PE, sont bien inférieures à celles des v-PhOLED, ce qui limite leurs applications pratiques dans les écrans et les éclairages économes en énergie.

Le principal problème responsable du mauvais PE dans les s-PhOLED est leurs tensions de commande élevées, qui peuvent résulter de la grande barrière d'injection de charge 31, de la faible mobilité des charges 32,33, de la barrière d'hétérojonction nécessaire à la génération d'exciton en vrac 34,35 et du piégeage de charge intense. comportement d'un phosphore dans la couche émissive (EML)36,37, etc. Pour remédier à ces limitations, de nombreuses stratégies ont été développées dans les v-PhOLED, telles que la structure des broches38, les multicouches d'injection/transport de charge en cascade2 et le co-hôte formant exciplexe14. . Malheureusement, en raison de l'obstacle intrinsèque au mélange lors du dépôt de solution couche par couche ainsi que d'autres raisons sous-jacentes, notamment la ségrégation de phases , il reste un défi de taille de les étendre des v-PhOLED aux s-PhOLED. Par exemple, avec un hôte mixte composé de poly(N-vinylcarbazole) (PVK) et de 1,3-bis[(4-tertbutylphényl)-1,3,4-oxadiazolyl]phénylène (OXD-7), un jaune- Il a été rapporté que les s-PhOLED émettant donnaient un rendement de courant prometteur de 41,7 cd A−1 41. Mais le rendement énergétique n'était que de 12,5 lm W−1 en raison de la tension de commande élevée, bien inférieure à celle des v-PhOLED basés sur un co-hôte ( tension d'enclenchement : 2,4 V ; PE : 62,1 lm W−1)42. Par conséquent, de nombreux efforts devraient être consacrés à la conception de nova de la structure du dispositif et de son mécanisme correspondant afin de réduire la tension de commande et d'améliorer le PE des s-PhOLED.