Светоизлучающие органические диоды и полевые транзисторы А.Г.Витухновский, ФИАН
реклама
Светоизлучающие органические диоды и полевые транзисторы А.Г.Витухновский, ФИАН Outstanding Nobel Prizes Laureates H-bomb (Sakharov, 1953, 1975) Lasers (Basov and Prokhorov, 1964) Superconductivity (Ginzburg, 2003) Vavilov Luminescence Department 1904-1990 1937 1891-1951 Cherenkov-Vavilov Effect 1958 Nobel price (with Tamm & Frank) к 120-летию С.И.Вавилова XXV Вавиловские чтения, ФИАН, 23 марта 2011г. Государственная премия СССР (1951)"За разработку люминесцентных ламп" награждены: С.И. Вавилов (посмертно) В.Л.Левшин В.А.Фабрикант М.А.Константинова-Шлезингер Ф.А.Бутаева В.И.Долгополов. Категория тип (Люмен/Ватт КПД% 0.3 0.04 % 100Вт лампа накаливания (220 В 13.8 2.0 % Люминесцентная линейная лампа, 60 9% Свеча белый светодиод белый OLED Прототип светодиода 10 — 90 102 до 208 1.5-13 % 15% до 30 % Evolution of Display Technologies OLEDs Electronic display world market by technology real OLED action C.W.Tang Steven Van Slyke Organic Electroluminescent Diodes C.W. Tang, S. A. Van Slyke Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987) Alq3 (C27H18AlN3O3) Aluminium tris(quinolin-8-olate) Example of flexible OLED Transparent OLED for notebook Transparent cell phone Transparent OLED for Lighting Advantages: • • • • • • • • Robust Design - OLED’s are tough enough to use in portable devices such as cellular phones, digital video cameras, DVD players, car audio equipment and PDA’s. Viewing Angles – Can be viewed up to 160 degrees, OLED screens provide a clear and distinct image, even in bright light. High Resolution – High information applications including videos and graphics, active-matrix OLED provides the solution. Each pixel can be turned on or off independently to create multiple colors in a fluid and smooth edged display. “Electronic Paper” – OLED’s are paper-thin. Due to the exclusion of certain hardware goods that normal LCD’s require, OLED’s are as thin as a dime. Production Advantages – Up to 20% to 50% cheaper than LCD processes. Plastics will make the OLED tougher and more rugged. The future quite possibly could consist of these OLED’s being produced like newspapers, rather than computer “chips”. Video Capabilities – They hold the ability to handle streamlined video, which could revolutionize the PDA and cellular phone market. Hardware Content – Lighter and faster than LCD’s. Can be produced out of plastic and is bendable. Also, OLED’s do not need lamps, polarizers, or diffusers. Power Usage – Takes less power to run (2 to 10 volts). Disadvantages: • Sunlight Readability – OLED’s emit light. Bright sunlight interferes and washes out the image. • MTBF vs. Color – The reliability of OLEDs have been dramatically improved. But the colors still degrade at a different rate. MTBF = 150,000 hours for red, 80,000 hours for green & blue. • Overcoming LCD’s – LCD’s have predominately been the preferred form of display for the last few decades. LCD manufacturers will continue to improve their products and search for ways to reduce production costs. Which way? QD-OLED Light Emitting Organic Transistor Roll-to-Roll Flexible OLED Roll-to-Roll technology 2 May 2010 EQE = 5% The first idea of QD-OLED Coe et al., Nature 420, 800 (2002). Органический полевой транзистор FIAN OFET Исток Сток Пентацен Подложка Парилен Затвор Микрофотография рабочей области готового органического полевого транзистора. 3 Ion/Ioff ~ 10 Hybrid OLED Cathode Anode Energy level structure QDs Synthesis of Colloidal Quantum Dots Synthesis of Colloidal Quantum Dots Простейший QD-OLED ПРЕИМУЩЕСТВА • Перестройка длины волны излучения – только от размера наночастицы • Стабильность - эмиттер неорганический материал • Дешевизна – синтез коллоидных наночастиц • Высокий квантовый выход QDs Layer Formation TPD/QD solution in chloroform QDs Layer Formation TPD/QDs in solution chloroform QD - OLED ACTIVE LAYER WITH NANOPARTICLES + METAL ETL HTL ITO - GLASS OUTPUT WHITE LIGHT FIAN suggestion for ITRI (Taiwan), 2005 FIAN vacuum deposition set-up OLED-FIAN-1 FIAN spin-coating set-up OLED-FIAN -2 Working OLED sample (June, 2010) Working OLED sample (June, 2010) Что нужно и можно исследовать для создания эффективных QD-OLEDs • Механизм возбуждения полупроводниковых QDs в QDOLEDs • Электронные и оптические свойства полупроводниковых QDs – Роль формы (сфера или тетрапод) – Спектры – Кинетика – Blinking • Электронные и оптические свойства QDs с металлическим ядром и органической оболочкой (плазмон-экситонное взаимодействие) • Подвижность носителей заряда в матрице содержащей QDs Что нужно и можно исследовать для создания эффективных QD-OLEDs Транспорт электронов Транспорт дырок • Механизм возбуждения полупроводниковых QDs в QDOLEDs Что нужно и можно исследовать для создания эффективных QD-OLEDs • Электронные и оптические свойства полупроводниковых QDs –Роль формы (сфера или тетрапод) –Спектры Semiconductor QDs Size change CdSe example Quantum Dots Shape • Spherical form • Tetrapoid form Anisotropic QDs Quantum Dots from Dr.R.Vasiliev Group (MSU) Четвероно́гие (лат. Tetrapoda) или наземные позвоночные — надкласс, охватывающий всех наземных челюстноротых позвоночных. Красноглазая квакша (Agalychnis callidryas) Nanotetrapod shell, CdSe core, CdTe Model CdTe/CdSe nanotetrapod ТЕМ image Nanoterapod construction Что нужно и можно исследовать для создания эффективных QD-OLEDs • Электронные и оптические свойства QDs с металлическим ядром и органической оболочкой (плазмон-экситонное взаимодействие) Впервые синтезированы трехкомпонентные композитные наночастицы, состоящие из металлического ядра (Au, Ag) диаметром 6 нм, покрытого двумя концентрическими оболочками органического вещества спектры поглощения трехкомпонентных наночастиц Au/TMA/J-агрегат 3,3′-ди(γ-сульфопропил)-4′,5′-[1′′метилиндоло(3″,2″)]-тиатиазолоцианина: Что нужно и можно исследовать для создания эффективных QD-OLEDs • Электронные и оптические свойства полупроводниковых QDs –Blinking Мерцание Blinking Blinking role e “On” state QD hv emission trap “Off” state e hv No emission QD trap Измерение люминесценции полупроводниковых квантовых точек при гелиевых температурах (от 7К) Time-of-Flight Set-up (excitation 266 нм) COMMON CONCLUSION • Towards to QD-OLEDs • QDs processes are shorter than 1ms. We need a new method for blinking study (role shell thickness). • No exponential kinetics of CdTe/CdSe QDs related with space charge separation • Hole mobility is independent from QDs concentration in QDs doped organic matrix. The energetic disorder σ is increased for concentrations of QDs (9210 мeV up 1275 мeV). • Additional studies of QDs doped organic matrix are needed. • • • • • • • • • • • • • Л.С.Лепнев – доктор физ.-мат.наук Д.Ю.Паращук - доктор физ.-мат.наук В.М.Кобрянский – доктор хим.наук А.Н.Лобанов - кандидат физ.-мат.наук Е.В.Переведенцева - кандидат физ.мат.наук С.А.Амброзевич – кандидат физ.мат.наук А.А.Ващенко - кандидат физ.-мат.наук Д.А.Чубич - кандидат физ.-мат.наук А.С.Аверюшкин – старший научный сотрудник Т.Ф.Лимонова – научный сотрудник Сергей Широков – аспирант ФИАН Станислав Зиборов – аспирант МИФИ Денис Васильев – аспирант МФТИ Михаил Ковалев – аспиран МИФИ Валентина Уточникова аспирантка МГУ Кто? Ольга Коновал – студентка МФТИ 6-й курс Александр Переверзев – студент МФТИ 5-й курс Дмитрий Глубоков –студент МФТИ 5-й курс Иван Харыбин - студент МФТИ 5-й курс Александр Селюков - студент МФТИ 5-й курс Алексей Кацаба - студент МФТИ 4-й курс
