Термічно активована уповільнена флуоресценція в органічних напівпровідниках та її застосування у світловипромінювальних діодах

  • Сергій Мельников Національний університет «Львівська політехніка», кафедра електронної інженерії, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0002-1093-9869
  • Ігор Гельжинський Національний університет «Львівська політехніка», кафедра електронної інженерії, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0001-5397-4595
  • Тетяна Булавінець Національний університет «Львівська політехніка», кафедра електронної інженерії, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0001-6898-3363
  • Павло Стахіра Національний університет «Львівська політехніка», кафедра електронної інженерії, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0001-5210-415X
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-02
Ключові слова: органічні світловипромінюючі діоди, термічно активована уповільнена флуоресценція, емітер, багатошарова структура, екситон, синглет-триплетне енергетичне розщеплення

Анотація

Наявність ефекту термічно активованої уповільненої флуоресценції (TADF) в органічних світловипромінюючих матеріалах (емітерах), що проявляється в «збирані» триплетних екситонів в органічних напівпровідникових комплексах, які не містять благородних металів, створює чудові передумови до застосування TADF матеріалів у технології виготовлення органічних світловипромінюючих діодів (OLED). Значущий прогрес у вирішенні теоретичних та технічних завдань, що досягається в процесі розроблення високоефективних TADF матеріалів, прокладає шлях до формування майбутнього органічної електроніки. У даному огляді розглянута природа механізму генерації довготривалої флуоресценції на молекулярному рівні та сучасні стратегії проектування TADF донорно-акцепторних матеріалів, а також ексиплексних міжмолекулярних комплексів. Особлива увага акцентується на аналізі TADF емітерних амбіполярних матеріалів з сильно закрученою, жорсткою молекулярною структурою, які виявляють тенденцію до багатоканальних механізмів випромінювання та їхньої імплементації в різноманітну архітектуру OLED структур.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

S.R. Forrest, D.D.C. Bradley, and M.E. Thompson, Advanced Materials, 15(13), 1043 (2003). https://doi.org/10.1002/adma.200302151

Fröbel, M.; Schwab, T.; Kliem, M.; Hofmann, S.; Leo, K.; Gather, M. C. Light: Sci. Appl. 4, e247 (2015). https://doi.org/10.1038/lsa.2015.20

N. Ohon, T. Bulavinets, I. Yaremchuk, and R. Lesyuk, East European Journal of Physics, 4, 6-22 (2022). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-4-01

F. Dumur, Org. Electron. 21, 27 (2015). https://doi.org/10.1016/j.orgel.2015.02.026

M.A. Baldo, D.F. O’Brien, M.E. Thompson, and S.R. Forrest, Physical Review B, 60(20), 14422 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.14422

M.A. Baldo, D.F. O’Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M.E. Thompson, and S.R. Forrest, Nature, 395, 151 (1998). https://doi.org/10.1038/25954

H. Uoyama, K. Goushi, K. Shizu, H. Nomura, and C. Adachi, Nature, 492, 234 (2012). https://doi.org/10.1038/nature11687

Y. Tao, C. Yang, J. Qin, Chem. Soc. Rev. 40, 2943 (2011). https://doi.org/10.1039/c0cs00160k

M. Godumala, S. Choi, M.J. Cho, and D.H.J. Choi, Mater. Chem. C, 4, 11355 (2016). https://doi.org/10.1039/C6TC04377A

H. Yersin, A.F. Rausch, R. Czerwieniec, T. Hofbeck, and T. Fischer, Coordination Chemistry Reviews, 255(21), 2622 (2011). https://doi.org/10.1016/j.ccr.2011.01.042

M.Y. Wong, and E. Zysman-Colman, Adv. Mater. 29, 1605444 (2017). https://doi.org/10.1002/adma.201605444

Y. Li, J.-Y. Liu, Y.-D. Zhao, and Y.-C. Cao, Mater. Today, 20, 258 (2017). https://doi.org/10.1016/j.mattod.2016.12.003

Z. Yang, Z. Mao, Z. Xie, Y. Zhang, S. Liu, J. Zhao, J. Xu, et al., Chem. Soc. Rev. 46, 915 (2017). https://doi.org/10.1039/C6CS00368K

X. Tan, D. Volyniuk, T. Matulaitis, J. Keruckas, K. Ivaniuk, I. Helzhynskyy, P. Stakhira, and J.V.s Grazulevicius, Dyes and Pigments, 177, 108259 (2020). https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2020.108259

A. Bucinskas, K. Ivaniuk, G. Baryshnikov, O. Bezvikonnyi, P. Stakhira, D. Volyniuk, B. Minaev, et al., Organic Electronics, 86, 105894 (2020). https://doi.org/10.1016/j.orgel.2020.105894

N. Bunzmann, B. Krugmann, S. Weissenseel, L. Kudriashova, K. Ivaniuk, and P. Stakhira, Advanced Electronic Materials, 7, 2000702 (2021). https://doi.org/doi.org/10.1002/aelm.202000702

H. Uoyama, K. Goushi, K. Shizu, H. Nomura, and C. Adachi, Nature, 492, 234 (2012). https://doi.org/10.1038/nature11687

Q.S. Zhang, B. Li, S.P. Huang, H. Nomura, H. Tanaka, and C. Adachi, Nat. Photonics, 8, 326 (2014). https://doi.org/10.1038/nphoton.2014.12

S.Y. Lee, T. Yasuda, Y.S. Yang, Q. Zhang, and C. Adachi, Angew. Chem., Int. Ed. 126, 6520 (2014). https://doi.org/10.1002/ange.201402992

J. Miller, Phys. Today, 66, 10 (2013). https://doi.org/10.1063/PT.3.2166

Y. Tao, K. Yuan, T. Chen, P. Xu, H. Li, R. Chen, C. Zheng, et al., Adv. Mater. 26, 7931 (2014). https://doi.org/10.1002/adma.201402532

D.R. Lee, B.S. Kim, C.W. Lee, Y. Im, K.S. Yook, S.H. Hwang, and J.Y. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces, 7, 9625 (2015). https://doi.org/10.1021/acsami.5b01220

J.W. Sun, J.H. Lee, C.K. Moon, K.H. Kim, H. Shin, and J.J. Kim, Adv. Mater. 26, 5684 (2014). https://doi.org/10.1039/C9RA02875G

Y. Im, M. Kim, Y.J. Cho, J.-A. Seo, K.S. Yook, and J.Y. Lee, Chem. Mater. 29, 1946 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b05324

L. Yao, B. Yang, and Y. Ma, Science China Chemistry, 57, 335 (2014). https://doi.org/10.1007/s11426-013-5046-y

Y. Im, S.Y. Byun, J.H. Kim, D.R. Lee, C.S. Oh, K.S. Yook, J.Y. Lee, Adv. Funct. Mater. 27, 1603007 (2017). https://doi.org/10.1002/adfm.201603007

X. Cai, Z. Qiao, M. Li, X. Wu, Y. He, X. Jiang, Y. Cao, and S.J. Su, Angew. Chem. Int. Ed. 58, 13522 (2019). https://doi.org/10.1002/anie.201906371

Z. Mao, Z. Yang, C. Xu, Z. Xie, L. Jiang, F.L. Gu, J. Zhao, et al., Chem. Sci. 10, 7352 (2019). https://doi.org/10.1039/C9SC02282A

H. Fu, Y.-M. Cheng, P.-T. Chou, and Y. Chi, Mater. Today, 14, 472 (2011). https://doi.org/10.1016/S1369-7021(11)70211-5

B. Li, Z. Yang, W. Gong, X. Chen, D.W. Bruce, S. Wang, H. Ma, et al., Adv. Opt. Mater. 9, (2021). https://doi.org/10.1002/anie.202301896

W.-C. Chen, C.-S. Lee, and Q.-X. Tong, J. Mater. Chem. C, 3, 10957 (2015). https://doi.org/10.1039/C5TC02420J

M. Zhu, and C. Yang, Chem. Soc. Rev. 42, 4963 (2013). https://doi.org/10.1039/c3cs35440g

S. Winter, S. Reineke, K. Walzer, and K. Leo, Proc. SPIE, 6999, 69992N (2008). https://doi.org/10.1117/12.782784

M. Liu, R. Komatsu, X. Cai, H. Sasabe, T. Kamata, K. Nakao, K. Liu, et al., Adv. Opt. Mater. 5, (2017). https://doi.org/10.1002/adom.201700334

W.L. Tsai, et al. Chem. Commun. 51, 13662 (2015). https://doi.org/10.1039/C5CC05022G

F.B. Dias, K.N. Bourdakos, V. Jankus, K.C. Moss, K.T. Kamtekar, V. Bhalla, J. Santos, et al., Adv. Mater. 25, 3707 (2013). https://doi.org/10.1002/adma.201300753

S. Hirata, Y. Sakai, K. Masui, H. Tanaka, S.Y. Lee, H. Nomura, N. Nakamura, et al., Nature Materials, 14, 330 (2015). https://doi.org/10.1038/nmat4154

Q. Zhang, et al., Adv. Mater. 27, 2096 (2015). https://doi.org/10.1002/adma.201405474

J. Guo, et al., Adv. Funct. Mater. 27, 1606458 (2017). https://doi.org/10.1002/adfm.201606458

J. Huang, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 129, 13151 (2017). https://doi.org/10.1002/anie.201706752

X. Hu, N. Aizawa, M. Kim, M. Huang, Z. Li, G. Liu, H. Gao, et al., Chemical Engineering Journal, 434, 134728, (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134728

S. Kesari, B.K. Mishra, and A.N. Panda, Chemical Physics Letters, 791, 139383 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cplett.2022.139383

F.B. Dias, T.J. Penfold, and A. P. Monkman, Methods Appl Fluoresc. 5, 012001 (2017). https://doi.org/10.1088/2050-6120/aa537e

S.-C. Ji, T. Zhao, Z. Wei, L. Meng, X.-D. Tao, M. Yang, X.-L. Chen, and C.-Z. Lu, Chemical Engineering Journal, 435, 134868 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134868

K. Suzuki, S. Kubo, K. Shizu, T. Fukushima, A. Wakamiya, Y. Murata, C. Adachi, and H. Kaji, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 15231 (2015). https://doi.org/10.1002/anie.201508270

M.-S. Lin, et al. Mater. Chem. 22, 16114 (2012). https://doi.org/10.1039/C2JM32717A

Q. Zhang, et al. Nat. Photon. 8, 326 (2014). https://doi.org/10.1038/nphoton.2014.12

I.S. Park, S.Y. Lee, C. Adachi, and T. Yasuda, Adv. Funct. Mater. 26, 1813 (2016). https://doi.org/10.1002/adfm.201505106

Y.J. Cho, K.S. Yook, and J.Y. Lee, Adv. Mater. 26, 6642 (2014). https://doi.org/10.1002/adma.201402188

S. Hirata, et al., Nat. Mater. 14, 330 (2015). https://doi.org/10.1038/nmat4154

A. Senes, et al., J. Mater. Chem. C, 5, 6555 (2017). https://doi.org/10.1039/C7TC01568B

B.S. Kim, and J.Y. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces, 6, 8396 (2014). https://doi.org/10.1021/am501301g

Y. Seino, S. Inomata, H. Sasabe, Y.J. Pu, and J. Kido, Adv. Mater. 28, 2638 (2016). https://doi.org/10.1002/adma.201503782

M.P. Gaj, C. Fuentes-Hernandez, Y. Zhang, S.R. Marder, and B. Kippelen, Org. Electron. 16, 109 (2015). https://doi.org/10.1007/s00894-016-3047-4

J. Zhang, et al., Adv. Mater. 28, 479 (2016). https://doi.org/10.1002/adma.201502772

P. Dos Santos, et al., J. Phys. Chem. Lett. 7, 3341 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.6b01542

J. Nishide, H. Nakanotani, Y. Hiraga, and C. Adachi, Appl. Phys. Lett. 104, 233304 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4882456

D. Zhang, L. Duan, Y. Li, D. Zhang, and Y. Qiu, J. Mater. Chem. C, 2, 8191 (2014). https://doi.org/10.1039/C4TC01289E

X.L. Li, et al., Adv. Mater. 28, 4614 (2016). https://doi.org/10.1002/adma.201505963

E. Angioni, M. Chapran, K. Ivaniuk, N. Kostiv, V. Cherpak, P. Stakhira, A. Lazauskas, et al., J. Mater. Chem. C, 4, 3851 (2016). https://doi.org/10.1039/C6TC00750C

S. Nowy, B.C. Krummacher, J. Frischeisen, N.A. Reinke, and W. Brütting, J. Appl. Phys. 104, 123109 (2008). https://doi.org/10.1063/1.3043800

C. Mayr, et al., Adv. Funct. Mater. 24, 5232 (2014). https://doi.org/10.1002/adfm.201400495

J. Li, R. Zhang, Z. Wang, B. Zhao, J. Xie, F. Zhang, H. Wang, and K. Guo, Adv. Opt. Mater. 6(6), 1701256 (2018). https://doi.org/10.1002/adom.201701256

K. Wu, Z. Wang, L. Zhan, C. Zhong, S. Gong, G. Xie, and C. Yang, J. Phys. Chem. Lett. 9, 1547 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b00344

X. Dong, S. Wang, C. Gui, H. Shi, F. Cheng, and B. Z. Tang, Tetrahedron, 74, 497 (2018). https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.12.022

I.H. Lee, W. Song, and J.Y. Lee, Org. Electron. 29, 22 (2016). https://doi.org/10.1002/adma.201605444

S. Xu, T. Liu, Y. Mu, Y.-F. Wang, Z. Chi, C.-C. Lo, S. Liu, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 54, 874 (2015). https://doi.org/10.1002/anie.201409767

Z. Xie, C. Chen, S. Xu, J. Li, Y. Zhang, S. Liu, J. Xu, and Z. Chi, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 7181 (2015). https://doi.org/10.1002/anie.201502180

Опубліковано
2024-03-05
Цитовано
Як цитувати
Мельников, С., Гельжинський, І., Булавінець, Т., & Стахіра, П. (2024). Термічно активована уповільнена флуоресценція в органічних напівпровідниках та її застосування у світловипромінювальних діодах. Східно-європейський фізичний журнал, (1), 31-42. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-02
Номер
№ 1 (2024): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Огляди

Авторське право (c) 2024 Сергій Мельников, Ігор Гельжинський, Тетяна Булавінець, Павло Стахіра

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Найбільш популярні статті цього автора (авторів)