Des scientifiques du National Physical Laboratory (NPL) ont collaboré avec le Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) sur une nouvelle étude visant à mieux comprendre la dégradation des diodes électroluminescentes organiques bleues (OLED). L'étude a été publiée dans Nature Communications .
Les mécanismes de dégradation, qu’ils soient physiques, chimiques ou autres, à l’origine de la défaillance des OLED bleues ne sont pas encore entièrement compris. Cela limite la stabilité des OLED bleues et, par extension, la durée de vie de la technologie OLED dans les écrans d'affichage couleur et l'éclairage.
La première diode électroluminescente polymère (PLED) a été créée au NPL en 1975. Elle utilisait un film polymère d'une épaisseur allant jusqu'à 2,2 micromètres situé entre deux électrodes d'injection de charge. Depuis lors, les développements de la technologie OLED rouge et verte ont permis à ces OLED colorées d'être désormais comparables aux LED conventionnelles.
Comprendre le mécanisme de dégradation des OLED bleues est essentiel pour améliorer leurs performances et leur stabilité. Cependant, les OLED sont formées de couches très fines de molécules organiques, et il est difficile d'échantillonner chimiquement les couches organiques et les interfaces à l'échelle nanométrique avec suffisamment d'informations analytiques.
Pour résoudre ce problème de longue date, l'équipe NPL/SAIT a utilisé OrbiSIMS, une technique innovante d'imagerie par spectrométrie de masse inventée au NPL en 2017. L'équipe a utilisé la spectrométrie de masse nanométrique d'OrbiSIMS pour identifier, pour la première fois, les molécules de dégradation des OLED bleues avec une sensibilité sans précédent. et localisez-les avec une résolution de profondeur de sept nanomètres au sein de l'architecture multicouche des OLED.
L’équipe a découvert que la dégradation chimique est principalement liée à la perte d’oxygène dans les molécules situées à l’interface entre les couches d’émission et de transport d’électrons. Les résultats d'OrbiSIMS ont également montré une augmentation d'environ un ordre de grandeur de la durée de vie des appareils OLED qui utilisent des matériaux hôtes légèrement différents.
Les résultats et la méthode décrite dans l'étude peuvent éclairer et piloter les efforts futurs visant à améliorer les performances des nouvelles architectures OLED bleues et aider les fabricants de technologies d'affichage à développer des écrans de meilleure qualité avec des durées de vie des produits plus longues. La méthode a déjà été utilisée dans une autre étude menée par Samsung et le Korea Advanced Institute of Science &Technology (KAIST), également publiée dans Nature Communications. .
Le Dr Gustavo Trindade, l'un des principaux auteurs de l'étude au NPL, a déclaré :« Notre recherche, qui a été sélectionnée comme choix de l'éditeur dans le thème « dispositifs », nous a permis d'identifier des molécules de dégradation qui sont des produits de réaction localisés à l'interface entre l'émission et couches de transport d'électrons (ETL/EML)."
"La présence de ces molécules de dégradation est en corrélation négative avec la durée de vie des OLED bleues. De plus, nous avons montré que les dispositifs dotés de matériaux hôtes subtilement modifiés ont des intensités considérablement réduites des produits de dégradation interfaciale et présentent une durée de vie supérieure."
Le professeur Ian Gilmore, auteur correspondant de l'étude au NPL, a déclaré :« OrbiSIMS permet une grande confiance dans l'identification de molécules complexes avec une sensibilité aux attomoles et une localisation simultanée sur une couche de moins de sept nanomètres. Ceci ne peut pas être réalisé en utilisant la LC-MS haute performance traditionnelle. Les méthodes nécessitant la dissolution du dispositif. OrbiSIMS, en tant qu'outil de diagnostic de la dégradation des OLED, peut jouer un rôle essentiel en fournissant des informations sur le développement futur de l'architecture des matériaux et des dispositifs. "
Le Dr Soohwan Sul et le Dr Joonghyuk Kim, auteurs principaux du SAIT de l'étude, ont déclaré :« Nous avons été ravis de travailler avec l'équipe NPL du professeur Ian Gilmore pour appliquer l'OrbiSIMS pour la première fois afin d'étudier la dégradation des diodes électroluminescentes organiques (OLED). , ce qui constitue actuellement l'un des obstacles majeurs pour l'industrie OLED."
"Grâce au développement de l'OrbiSIMS avec sa résolution profondeur/masse sans précédent et sa capacité d'analyse intacte des molécules organiques, nous pouvons désormais diagnostiquer et répondre à une variété de problèmes en suspens dans les dispositifs électroniques organiques tels que les OLED."
Plus d'informations : Gustavo F. Trindade et al, Identification directe de la dégradation interfaciale dans les OLED bleues à l'aide du profilage chimique en profondeur à l'échelle nanométrique, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-43840-9
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par le Laboratoire national de physique
