Sähkökentät ohjaavat LECin luminesenssia

Valoa emittoivat sähkökemialliset kennot (LECit) ovat yksinkertaisia, joustavia ja edullisia ohutkalvorakenteita, jotka tuottavat valoa sähkövirrasta. Toisin kuin perinteiset orgaaniset ledit, LECit sisältävät vain yhden aktiivisen kerroksen – orgaanisen puolijohteen, johon on sekoitettu liikkuvia ioneja – kahden elektrodin välissä.

Tämä rakenteellinen yksinkertaisuus tekee niistä lupaavia työkaluja seuraavan sukupolven valoa emittoiville teknologioille.

Tämän näennäisesti yksinkertaisen rakenteen sisällä asiat eivät kuitenkaan ole niin yksinkertaisia.

Kun jännitettä käytetään, liikkuvat ionit auttavat varauksen injektoinnissa, jolloin negatiivisesti varautuneet elektronit ja positiivisesti varautuneet aukot pääsevät valoa emittoivaan materiaaliin elektrodeista. Sisällä elektronit ja aukot muodostavat elektroni-aukko -pareja. Jos nämä parit yhdistyvät uudelleen, ne vapauttavat energiaa valona. LECin tehokkuus riippuu viime kädessä siitä, kuinka tehokkaasti tämä rekombinaatio tapahtuu. Tällaisten prosessien ymmärtäminen on kuitenkin pitkään ollut haasteellista:

Ensinnäkin nämä elektroni-aukko-parit ovat epävakaita ja hankalia havaita.

Toiseksi läsnä on myös liikkuvia ioneja, mikä lisää komplikaatioita.

Tämän kaksinkertaisen esteen voittamiseksi tiimi turvautui elektroluminesenssilla detektoituun magneettiresonanssiin (ELDMR), tekniikkaan, joka yhdistää magneettiresonanssimittaukset valon emission muutoksiin. Menetelmä mahdollistaa näiden välituotteiden selektiivisen havaitsemisen rakenteen ollessa toiminnassa tutkimalla elektroni-aukko-parien spin-ominaisuuksia, jotka ovat erittäin herkkiä sähkökentille.

”Saimme onnistuneesti ensimmäistä kertaa erittäin herkkiä ELDMR-signaaleja polymeeripohjaisessa LEC:ssä toimintaolosuhteissa”, Kanemoto sanoi. ”Spektrianalyysi vahvisti, että signaalit ovat peräisin elektroni-aukko-parien elektronispinresonanssista.”

Kun tutkijat pyyhkäisivät jännitettä eteen- ja sitten taaksepäin, he havaitsivat ELDMR-vasteessa voimakkaan hystereesin: signaali riippui voimakkaasti pyyhkäisyn suunnasta.

"Tuloksemme osoittavat, että tehokkaalle rekombinaatiolle on optimaaliset sähkökentän olosuhteet", Kanemoto sanoi. "Vakaa, matalampi sähkökenttä voi itse asiassa parantaa valon emissiota."

Vaikka tutkimus keskittyi LEC-elementteihin, perusrekombinaatioprosessi on yhteinen kaikille orgaanisille elektroluminesenssilaitteille, mukaan lukien orgaaniset LEDit. Tulokset korostavat sähkökentän hallinnan laajempaa merkitystä piirirakennesuunnittelussa.

Aiheesta aiemmin:

Valoa tehokkaammin ja valolla tunnustellen

Ledejä piirtäen ja vaihtoehto orgaanisille ledeille