Polimerowe kompozyty elektrofosforescencyjne emitujące światło białe

• Autorzy: Grykien R. , Głowacki I.

Warianty tytułu

EN

Polymer electrophosphorescent composites for devices with white light emission

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Polimerowe kompozyty fosforescencyjne oparte na matrycy poli(N-winylokarbazolu) (PVK) z 40% mas. 2-(4-difenylo)-5-(4-tetrabutylofenylo)-1,3,4- -oksadiazolu (PBD) zostały użyte jako warstwy emisyjne w polimerowych diodach elektroluminescencyjnych (PLEDach) emitujących światło białe (rys. 1). Dwa kompleksy irydu: di(2-(2?-benzotiolo)pirydyno-N,C3?)(acetylo- -acetonian)) irydu(III) (Btp2Ir(acac)) i di(2-(4,6-difluorofenylo)pirydynian- N,C2?) irydu(III) (FIrpic) o łącznej zawartości na poziomie 3% mas. zastosowano jako domieszki fosforescencyjne, homogenicznie rozproszone w matrycy PVK/PBD (rys. 2). W wyniku transferu energii stany wzbudzone matrycy są przenoszone na cząsteczki Btp2Ir(acac) i FIrpic, które pracują jako wydajne centra rekombinacji promienistej, emitując odpowiednio światło czerwone i niebiesko-zielone (rys. 3). Analiza widm fotoluminescencji wskazała na możliwość uzyskania emisji światła białego z badanych kompozytów przez dobór względnego udziału Btp2Ir(acac) i FIrpic (rys. 4). Rozkład spektralny elektroluminescencji (EL) skonstruowanych PLEDów potwierdził, że w zależności od składu kompozytu zmienia się barwa emitowanego światła (rys. 5). Światło o współrzędnych barw 0,35 i 0,38 diagramu CIE 1931, odpowiadające "ciepłemu" światłu białemu uzyskano dla kompozytu o wzajemnym, względnym stosunku masowym pomiędzy Btp2Ir(acac) i FIrpic wynoszącym 1:4 (rys. 6). Przyczyną nierównomiernego udziału pasm emisyjnych w widmach EL związanych z tymi dwoma domieszkami jest głównie obecność konkurencyjnych stanów pułapkowych zlokalizowanych na Btp2Ir(acac) i FIrpic. W matrycy PVK/PBD cząsteczki Btp2Ir(acac) stanowią głębsze pułapki dla dziur niż cząsteczki FIrpic. Poza tym wydajność wstrzykiwania oraz zdolność transportowania elektronów w uzyskanych PLEDach jest mniejsza niż dla dziur. Uzyskano emisję światła białego o wartości luminancji przekraczającej 200 cd/m2, mimo wytwarzania PLEDów w powietrzu (rys. 7). Jednak w celu uzyskania wydajniejszych i bardziej stabilnych PLEDów cały proces ich wytwarzania należy prowadzić w atmosferze azotu.

EN

The polymer phosphorescence composites based on poly(N-vinylcarbazole) (PVK) with 40 wt % content of 2-(4-tert-butylphenyl)-5-(4-biphenylyl)- 1,3,4-oxadiazole (PBD) matrix were used as the active layers in polymer light emitting diodes (PLEDs) with the white light emission (Fig. 1). The iridium (III) bis(2-(2?-benzothienyl)pyridinatoN,C3?)(acetyl-acetonate) (Btp2Ir(acac)) and iridium (III) bis(2-(4,6-difluorephenyl)pyridinato-N,C2?) (FIrpic) have been used as a phosphorescent dopants with a total content of 3 wt % which were homogeneously dispersed in PVK/PBD matrix (Fig. 2). Excitation energy of the matrix is transferred to Btp2Ir(acac) and FIrpic which act as an efficient radiative recombination centres, giving red and bluish green light respectively (Fig. 3). Analysis of photoluminescence spectra indicate the possibility of the obtaining of white light emission from the investigated composites by optimizing the relative ratio of Btp2Ir(acac) and FIrpic (Fig. 4). The electroluminescence spectra (EL) of the prepared PLEDs confirm the relative dopants fraction influence on the colour of emitted light (Fig. 5). The CIE 1931 colour coordinates (0.35, 0.38) for the relative weight ratio between Btp2Ir(acac) and FIrpic at the level of 1:4 correspond to "warm" white light (Fig. 6). The unequal contribution of emission bands in the EL spectra related to dopants is associated mainly with the presence of competitive trap states located at dopant molecules. Btp2Ir(acac) introduces a deeper trap states for holes than FIrpic in PVK/PBD matrix. Additionally, the injection efficiency and the ability to transport electrons in the PLEDs is lower than for holes. White light emission was obtained with luminance exceeding 200 cd/m2, although the PLEDs were prepared under the ambient conditions (Fig. 7). However, in order to obtain more efficient and stable PLEDs, the entire process of manufacturing should be performed in the nitrogen atmosphere.

Słowa kluczowe

PL

polimerowe kompozyty; fosforescencja; OLED; światło białe; organiczna elektronika

EN

polymer composites; phosphorescence; OLED; white light; organic electronics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 5
• Strony: 873--878
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Grykien R.

autor

Głowacki I.

• Katedra Fizyki Molekularnej, Politechnika Łódzka,

Bibliografia

• [1] Organic light-emitting materials and devices. Ed. Li Z., Meng H., Taylor and Francis, Boca Raton (2007).
• [2] Głowacki I.: Organiczne diody elektroluminescencyjne: postęp, problemy i perspektywy. [Rozdział w:] Drukowana Elektronika w Polsce, ed. Jakubowska M., Sitek J., Monografia Instytutu Tele- i Radiotechnicznego, Warszawa (2010) 145÷155.
• [3] Tang C. W., Vanslyke S. A.: Organic electroluminescence diodes. Applied Physics Letters 51 (1987) 913÷915.
• [4] D’Andrade B., Forrest S. R.: White organic light-emitting devices for solid-state lighting. Advanced Materials 16 (2004) 1585÷1595.
• [5] Burroughes J. H., Bradley D. D. D., Brown A. R., Marks R. N., Mackay K., Friend R. H., Burns P. L., Holmes A. B.: Light-emitting diodes based on conjugated polymers. Nature 347 (1990) 539÷541.
• [6] Kalinowski J.: Organic light-emitting diodes: principles, characteristics and processes. Marcel Dekker, New York (2005).
• [7] Highly efficient OLEDs with phosphorescent materials. Ed Yerisin H., Wiley-VCH Verlag GmbH and KgaA, Weinheim (2008).
• [8] Holder E., Langeveld B. M. W., Schubert U. S.: New trends in the use of transition metal-ligand complexes for applications in electroluminescent devices. Advanced Materials 17 (2005) 1109÷1121.
• [9] Kawamura Y., Goushi K., Brooks J., Brown J. J., Sasabe H., Adachi C.: 100% phosphorescence quantum efficiency of Ir(III) complexes in organic semiconductor films. Applied Physics Letters 86 (2005) 071104 (1÷3).
• [10] Perepichka D. F., Meng N., Ling M.-M.: Phosporescent polymer lightemitting diodes. [Rozdział w:] Organic light-emitting materials and devices, ed. Li Z., Meng H., Taylor and Francis, Boca Raton (2007) 413÷449.
• [11] Luszczynska B., Dobruchowska E., Glowacki I., Ulanski J., Jaiser F., Yang X., Neher D., Danel A.: Poly(Nvinylcarbazole) doped with a pyrazoloquinoline dye: a deep blue light-emitting composite for light-emitting diode applications. Journal of Applied Physics 99 (2006) 024505 (1÷4).
• [12] Meng H., Herron N.: Organic small molecule materials for organic lightemitting diodes. [Rozdział w:] Organic light-emitting materials and devices, ed. Li Z., Meng H., Taylor and Francis, Boca Raton (2007) 295÷412.
• [13] Maiorano V., Perrone E., Carallo S., Biasco A., Pompa P. P., Cingolani R., Croce A., Blyth R. I. R., Thompson J.: White, phosphorescent, wetprocessed, organic light-emitting diode, on a window-glass substrate. Synthetic Metals 151 (2005) 147÷151.
• [14] Glowacki I., Szamel Z.: The nature of trapping sites and recombination centres in PVK and PVK-PBD electroluminescent matrixs seen by spectrally resolved thermoluminescence. Journal of Physics D: Applied Physics 43 (2010) 295101÷295110.
• [15] D’Andrade B.: White phosphorescent LEDs offer efficient answer. Nature Photonics 1 (2007) 33÷34.
• [16] Kawamura Y., Yanagida S., Forrest S. R.: Energy transfer in polymer electrophosphorescent light emitting devices with single and multiple doped luminescent layers. Journal of Applied Physics 92 (2002) 87÷93.
• [17] Schmechel R., Seggern von H.: Electronic traps in organic transport layers. Physica Status Solidi (a) 201 (2004) 1215÷1235.
• [18] Colorimetry: understanding the CIE system. Ed. Schanda J., Wiley-Interscience, A John Willey & Sons, Inc. Publication, Hoboken, New Jersey (2007).
• [19] Gong X., Ostrowski J. C., Moses D., Bazan G. C., Heeger A. J.: Highperformance polymer-based electrophosphorescent light-emitting diodes. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics 41 (2003) 2691÷2705.
• [20] Lee D.-H., Xun Z., Chae H., Cho S. M.: Effect of electron- and hole-transporting materials on performance of FIrpic-doped PVK phosphorescent devices. Synthetic Metals 159 (2009) 1640÷1643.
• [21] Yang X.-H., Jaiser F., Neher D.: Physical processes in polymer-based electrophosphorescence devices. [Rozdział w:] Highly Efficient OLEDs with phosphorescent materials, ed. Yerisin H.: Wiley-VCH Verlag GmbH and KgaA, Weinheim (2008).
• [22] Adamovich V. I., Cordero S. R., Djurovich P. L., Tamayo A., Thompson M. E., D’Andrate B. W., Forrest S. R.: New charge-carrier blocking materials for high efficiency OLEDs. Organic Electronics 4 (2003) 77÷87.