Уникальную технологию для современных дисплеев создали в России

МОСКВА, 6 ноя — РИА Новости. Уникальный метод виртуального проектирования органических светодиодов разработали ученые Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" (НИЯУ МИФИ). По словам авторов, данная технология на основе квантовой химии позволит многократно сократить время на создание и выход на рынок новых OLED-устройств – высококачественных дисплеев и источников света. Результаты опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry A.

Органические светодиоды (OLED) — перспективное направление полупроводниковой наноэлектроники, обеспечивающее компактные, дешевые и высокоэффективные источники света и пиксели дисплеев.

По словам ученых НИЯУ МИФИ, созданный ими на основе квантовохимических расчетов метод подбора молекул-излучателей позволит во много раз ускорить и облегчить создание разнообразных OLED третьего поколения, переведя эту работу в область компьютерного моделирования.

«

"Мы пересмотрели принципы молекулярного дизайна излучателей, проанализировав молекулу бис-карбазолилфталонитрила (2CzPN) — текущего чемпиона по эффективности. Исследовав разнонаправленные процессы, характерные для этой молекулы и других органических полупроводников, мы выделили ключевые черты их строения, способствующие эффективному свечению", — объяснила ассистент кафедры физики конденсированных сред ИНТЭЛ НИЯУ МИФИ, кандидат химических наук Александра Фрейдзон.

Излучение света в OLED происходит за счет явления рекомбинации, то есть столкновения носителей противоположных зарядов — электронов и так называемых дырок, представляющих собою молекулы или атомы, лишенные электрона.

Квантовая эффективность первого поколения OLED не превышала 25 процентов, тогда как в третьем поколении, над которым ученые работают сейчас, удается задействовать уже 100 процентов электронно-дырочных пар. Возможным это стало благодаря использованию одного из внутримолекулярных процессов — термически активированной задержанной флуоресценции (TADF).

Ранее считалось, что эффективный TADF-излучатель состоит из двух частей, взаимодействие между которыми должно быть минимально. Однако, по словам ученых НИЯУ МИФИ, они установили еще целый ряд свойств, которыми должен обладать материал, чтобы излучение в нем эффективно конкурировало с безызлучательными процессами.

"Только мы смогли применить квантовохимический метод, дающий высокую точность в положении уровней энергии молекулы. Это критически важно в теории TADF, поскольку погрешности в положении уровней качественно меняют всю картину. Более того, мы смогли собрать воедино все процессы, приводящие к TADF и конкурирующие с ним, и оценить их скорости в рамках единой модели, без дополнительных приближений", — отметила Александра Фрейдзон.

Компьютерный скрининг материалов с четкими критериями отбора поможет резко сократить объем экспериментальной работы и ускорить открытие и выход на рынок новых эффективных излучателей третьего поколения OLED, объяснили ученые НИЯУ МИФИ.

Использованный квантовохимический метод требует сложных расчетов, но, как сообщили авторы работы, полученные данные позволят также откалибровать и повысить качество более простых и дешевых методов исследования органических полупроводников.

Работа выполнена в сотрудничестве с Центром Фотохимии РАН в рамках гранта РНФ No.19-13-00383. В настоящее время научный коллектив разрабатывает элементы искусственного интеллекта, которые помогут в обработке массивов данных для более эффективного скрининга.