В OLED используются содержащие углерод органические молекулы, преобразующие электрический заряд в свет. В обычных OLED положительный и отрицательный заряды образуют квазичастицу экситон. Один экситон может пустить свою энергию на создание максимум одного пучка света, или фотона. Когда все заряды экситонов излучают свет, достигается максимальный, 100-процентный квантовый выход. Однако новая технология, основанная на синглетном расщеплении, делит энергию экситона на две части, что позволяет превзойти лимит производительности экситонов.
«Проще говоря, мы использовали молекулы, которые действуют в OLED как разменный аппарат для экситонов. Как и машина, меняющая 10-долларовую купюру на две по $5, молекулы преобразуют дорогой, высокоэнергетический экситон в два низкоэнергетических по полцены», — объясняет профессор Хаджиме Наканотани, соавтор опубликованной в журнале Advanced Materials статьи.
Экситоны бывают двух форм, синглетной и триплетной, и обычно молекулы могут принимать только синглеты или триплеты с определенной энергией. Японские ученые обошли это ограничение, задействовав молекулу, которая принимает триплетный экситон с энергией, вполовину меньшей, чем энергия синглетного экситона. Такой синглет может передавать одну половину своей энергии соседней молекуле, оставляя другую половину себе. Это приводит к появлению двух триплетов из одного синглета.
Триплетные экситоны переходят затем к молекуле второго типа, которая использует энергию для излучения света ближней инфракрасной части спектра. Во время эксперимента физики смогли преобразовать экситоны в 100,8% триплетов. Это первый опыт применения синглетного расщепления для OLED.
В дальнейшем ученые надеются поднять производительность экситонов до 125%, а в более долгосрочной перспективе — и получить 200% квантового выхода.
Благодаря выдающимся оптическим свойствам экситонов материал диселенид вольфрамита стал составной частью нового полупроводникового материала, который может оказаться основой для электроники следующего поколения.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
