2004年3月31日
有机发光二极管(oled)基于pi-conjugated聚合物提供了显著的优势,超过其他显示材料。亚博网站下载他们是轻量级的,灵活的,轻松地定制,使用低电压,可以沉积在大面积使用简单的技术,如喷墨打印或旋转涂布。
通过结合金属和半导体的电特性与塑料的力学性能,这些材料将提供一个基础为新一代的柔性显示电脑和其他设备。亚博网站下载然而,直到最近,许多科学家认为这些发光聚合物的效率有限,能够将不超过25%的能量转换成光。
根据理论计算由大学三大洲,科学家们应该鼓励研究人员追求技术,可提高聚合物装置的效率、让-吕克·布雷达说学校的化学和生物化学教授乔治亚理工学院。
聚合物发光二极管由一个薄膜(0.1微米)的一种聚合物如polyparaphenylene乙烯撑夹在两个电极之间。他们通常是建立在一个透明的衬底可以玻璃或灵活的塑料。
当电压电极,电极(阴极)电子注入到聚合物薄膜,而底部电极(阳极)注入正电荷,也称为洞。这些指控沿着聚合物链,直到满足迁移。
“我们非常感兴趣在微观层面了解聚合物的电子结构和面向连锁的方式相互影响的流动这些指控,”布雷达说。“我们正在考虑这些过程与化学的角度来看,从分子的角度试图描述交通电子转移反应。”
指控见面时,一个两步charge-recombination过程发生的相反电荷中和,生成激发态(一个激子)的聚合物。激发态的衰变是可以产生光。
在charge-recombination过程中,电子的自旋方向涉及东方自己分为四个可能的组合,每一个统计学概率相等。这些方向形成激子在两个不同的模式。第一个模式,称为“单线态”,只能有四种可能的组合。另一方面,称为“三合”,可以有三种不同的组合。
尽管单线态和三线态激子的形成导致中和电荷的,只有单线态——根据自旋统计应该创建在只有25%的再组合,产生光pi-conjugated聚合物。从理论上讲,这意味着75%的费用再组合是浪费。
“我们确实需要这些聚合物超越25%的设备更有效,”布雷达说。“我们的理论工作是面向我们可能会有偏差,如何统计限制——我们如何自旋统计的偏见。”
利用复杂的能量限制,可以发布的材料在复合过程中,布雷达和他的同事们显示系统由聚合物长链理论上应该能够提高发光单线态的比例高达50%。亚博网站下载
布雷达解释说,这应该是可能的,因为在长链,三胞胎被认为需要更长的时间才能转换成中性的激子他们最初见面后形成松散“电荷转移的状态。”If another process – such as intersystem crossing or dissociation – intervenes before the internal conversion takes place, the loosely-bound positive and negative charges in a triplet charge transfer state may transform into a singlet. In contrast, the singlet charge transfer states decay quickly, allowing no time for other processes to intervene.
“我们所做的计算基于电子转移理论表明,在短链,利率(从中立的电荷转移态激子状态)都非常快的汗衫和三胞胎,”他解释道。“但是当你得到长链,形成单线态的速度仍然很大,但形成三胞胎大幅放缓。这意味着在长链,你可以偏见中性单线态激子自旋统计生产超过预测。”
除了证明效率限制可以被打破的,本文也表明途径,如重新排序的聚合物或替换骨干,可以提高这些效率的改进。布雷达正在与实验研究人员为了追求这一目标,并研究在光电材料的其他应用程序。亚博网站下载
值得注意的是,选择oled基于分子通过气相沉积材料和生产过程,需要更复杂亚博网站下载的处理。然而,这些分子材料可以吸收重金属原子允许elect亚博网站下载roluminesce三线态激子,理论上允许100%的效率。