合作科学家提供有关改善显示器和照明蓝色 OLED 性能的见解

国家物理实验室 (NPL) 的科学家与三星先进技术研究所 (SAIT) 合作开展了一项新研究，以更好地了解蓝色有机发光二极管 (OLED) 的退化情况。该研究已发表在《自然通讯》杂志上。

导致蓝色 OLED 失效的降解机制(无论是物理的、化学的还是其他机制)尚未完全清楚。这限制了蓝色 OLED 的稳定性，并延长了全彩显示屏和照明中 OLED 技术的使用寿命。

第一个聚合物发光二极管 (PLED) 于 1975 年在 NPL 诞生。它使用位于两个电荷注入电极之间的厚度达 2.2 微米的聚合物薄膜。此后，红色和绿色 OLED 技术的发展使得这些彩色 OLED 现在可与传统 LED 相媲美。

了解蓝色 OLED 的降解机制对于提高其性能和稳定性至关重要。然而，OLED 由非常薄的有机分子层组成，对纳米级有机层和界面进行化学采样并提供足够的分析信息具有挑战性。

为了解决这个长期存在的问题，NPL / SAIT 团队使用了 OrbiSIMS，这是 NPL 于 2017 年发明的一种创新质谱成像技术。该团队使用 OrbiSIMS 的纳米级质谱技术，首次以前所未有的灵敏度识别蓝色 OLED 的降解分子并在 OLED 多层架构中以 7 纳米深度分辨率定位它们。

研究小组发现，化学降解主要与发射层和电子传输层之间界面分子中氧的损失有关。OrbiSIMS 结果还显示，使用略有不同的主体材料的 OLED 设备的寿命大约增加了一个数量级。

研究中描述的结果和方法可以为未来提高新型蓝色 OLED 架构性能的努力提供信息和推动，并帮助显示技术制造商开发质量更高、产品寿命更长的显示器。该方法已在三星和韩国科学技术院 (KAIST) 领导的另一项研究中使用，该研究也发表在《自然通讯》上。

该研究的 NPL 主要作者之一古斯塔沃·特林达德 (Gustavo Trindade) 博士表示：“我们的研究被选为‘设备’主题的编辑选择，使我们能够识别降解分子，这些分子是位于发射和发射之间界面的反应产物。电子传输层(ETL/EML)。”

“这些降解分子的存在与蓝色 OLED 的寿命呈负相关。此外，我们发现，主体材料经过细微修饰的器件大大降低了界面降解产物的强度，并表现出优异的寿命。”

该研究的 NPL 通讯作者 Ian Gilmore 教授表示：“OrbiSIMS 能够以阿托摩尔灵敏度高度可靠地识别复杂分子，并同时定位到小于 7 纳米的层。这是使用传统高性能 LC-MS 无法实现的需要溶解器件的方法。OrbiSIMS 作为OLED 降解的诊断工具，可以在为未来材料和器件架构开发提供见解方面发挥至关重要的作用。”

该研究的主要作者 Soohwan Sul 博士和 Joonghyuk Kim 博士表示：“我们很高兴与 Ian Gilmore 教授的 NPL 团队合作，首次应用 OrbiSIMS 研究有机发光二极管 (OLED) 的降解，这是目前OLED产业的主要障碍之一。”

“得益于 OrbiSIMS 的开发，其具有前所未有的深度/质量分辨率以及对有机分子进行完整分析的能力，我们现在可以诊断和解决 OLED 等有机电子设备中的各种突出问题。”