Pese al cada vez mayor número de dispositivos OLED presentes en el mercado, esta tecnología de diodos emisores de luz orgánicos todavía tiene que hacer frente a importantes retos que frenan su uso masivo y global.
Uno de estos retos es su eficiencia. La salida de luz en estos dispositivos se produce cuando un excitón, una combinación de un electrón y un agujero de electrón, libera su energía. Sin embargo, esto no es posible para todos los excitones del OLED, haciendo que su eficiencia sea generalmente baja.
Para abordar esta limitación, los investigadores se centran en los OLED que exhiben fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF-OLED), los cuales muestran eficacias cuánticas internas (IQE) del 100%. Sin embargo, los detalles de la dinámica electrónica que afecta a su rendimiento no se entiende completamente. Los intentos de aprender más han utilizado modelos mal definidos, lo que significa que los hallazgos han sido difíciles de interpretar y aplicar a otros sistemas.
Un nuevo estudio, publicado recientemente en Advanced Optical Materials y realizado por investigadores de la Universidad de Tsukuba en Japón, han observado de forma directa la dinámica de electrones fotoexcitados en una película orgánica utilizando microscopía de emisión de fotoelectrones resuelto en el tiempo.
Los investigadores se centraron en una película de estado sólido de un solo componente de un material conocido como 4CzIPN, utilizando microscopía electrónica de fotoemisión resuelta en el tiempo (TR-PEEM). Compararon sus hallazgos con observaciones realizadas utilizando el método de fotoluminiscencia resuelta en el tiempo (TR-PL) más comúnmente utilizado para tratar de establecer detalles del proceso de desintegración que antes se desconocían.
“Las películas de estado sólido son excelentes materiales para los OLED porque simplifican el proceso de fabricación del dispositivo, reducen la degradación que a menudo se ve y exhiben excelentes eficiencias cuánticas”, explica el autor correspondiente del estudio, el profesor Yoichi Yamada. “El problema es que todavía no entendemos completamente lo que está sucediendo con los excitones, por lo que existe la posibilidad de que podamos hacerlos aún mejores”.
Los investigadores detectaron con éxito la dinámica de electrones fotoexcitados de la película de estado sólido TADF utilizando TR-PEEM. Y al comparar con los resultados de TR-PL identificaron electrones de larga vida que creen que se formaron por la disociación de excitones.
Encontraron que hasta el 4% de los excitones formados pueden disociarse y quedar atrapados en la película. Se ha observado muy poca evidencia de esto usando otras técnicas.
“Además de detectar una característica de desintegración de excitones en TADF-OLED que no se ha observado directamente hasta la fecha; también demostramos el potencial del método TR-PEEM. Creemos que nuestros hallazgos harán una contribución significativa al desarrollo de productos eficientes basados en OLED” concluye el profesor Yamada.
Créditos de imagen: Universidad de Tsukuba.
