Ученые из Сеульского национального университета и Института передовых технологий Samsung разработали новый метод анализа явления, ухудшающего излучение света в органических светодиодах (OLED), и применили свои идеи для повышения эффективности и срока службы устройства.

Органические светодиоды (OLED) широко используются в потребительской электронике благодаря своим ярким цветам и гибким конструкциям. Однако их долгосрочная производительность остаётся проблемной для приложений в автомобильных дисплеях и крупномасштабном освещении. Основная причина этого кроется в поведении пар «электрон-дырка», или квазичастиц экситонов, которые образуются в излучающем слое устройства.

Высокая эффективность может быть достигнута, когда большинство экситонов производят свет при распаде, но некоторые экситоны могут быть потеряны без испускания излучения, через процесс, известный как гашение экситон-полярона (EPQ).

Раньше считалось, что EPQ происходит в основном в объёме эмиссионного слоя, но недавние исследования показали, что значительное гашение может происходить на границе со смежными слоями устройства. Чтобы изолировать этот канал потери энергии, исследователи разработали серию двухслойных устройств, которые позволили определить три физических фактора, которые управляют интерфейсным EPQ в любом OLED-устройстве.

Они обнаружили, что доминирующим фактором является влияние энергетических барьеров, испытываемых электронами и дырками на интерфейсах: барьер выше примерно 0,2 эВ приводит к большему интерфейсному EPQ, что вызывает значительное падение эффективности излучения.

«Мы обнаружили, что энергетические барьеры на интерфейсах играют решающую роль в интерфейсном EPQ. Это открытие позволило нам разработать OLED-устройства, которые минимизируют потери от интерфейсного EPQ, что привело к повышению эффективности и срока службы устройства», — рассказал Джесан Ли из Сеульского национального университета.

Исследователи спроектировали OLED-устройства так, чтобы минимизировать потери от интерфейсного EPQ, что привело к повышению эффективности для красных, зелёных и синих OLED на 70%, 47% и 66% соответственно. Снижение потерь также увеличило срок службы синих OLED-устройств на 67%, что стало значимым результатом для создания долговечных полноцветных дисплеев.