El Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) está desarrollando un diodo emisor de luz orgánico (OLED) de conversión ascendente basado en un emisor típico de fluorescencia azul que logra una emisión con un voltaje de encendido ultrabajo de 1,47 V. Esta tecnología evita el requisito tradicional de alto voltaje para los OLED azules, lo que podría facilitar los avances en pantallas grandes o teléfonos inteligentes.
La luz azul es vital para los dispositivos emisores de luz, las aplicaciones de iluminación, así como para las pantallas de teléfonos inteligentes y las pantallas grandes. Sin embargo, es un desafío desarrollar diodos emisores de luz orgánicos azules (OLED) eficientes debido al alto voltaje aplicado requerido para su función. Los OLED azules convencionales suelen requerir alrededor de 4 V para una luminancia de 100 cd/m2; esto es más alto que el objetivo industrial de 3,7 V, el voltaje de las baterías de iones de litio comúnmente utilizadas en los teléfonos inteligentes. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar nuevos OLED azules que puedan funcionar a voltajes más bajos.
En este sentido, el Instituto de Tecnología de Tokio y la Universidad de Osaka, en colaboración con investigadores de la Universidad de Toyama, la Universidad de Shizuoka y el Instituto de Ciencias Moleculares, han presentado recientemente un novedoso dispositivo OLED con un notable voltaje de encendido ultrabajo de 1,47 V para emisión azul y una longitud de onda máxima a 462 nm (2,68 eV).
Mecanismo de conversión ascendente
La elección de los materiales utilizados en este OLED influye notablemente en su voltaje de encendido. El dispositivo utiliza NDI-HF como aceptor, 1,2-ADN como donante, y TbPe como dopante fluorescente. Este OLED funciona mediante un mecanismo llamado conversión ascendente (UC). En este mecanismo, se inyectan huecos y electrones en las capas donante (emisor) y aceptora (transporte de electrones), respectivamente, y se recombinan en la interfaz donante/aceptor (D/A) para formar un estado de transferencia de carga (CT).
Posteriormente, la energía del estado CT se transfiere selectivamente a los primeros estados excitados triplete de baja energía del emisor, lo que da como resultado la emisión de luz azul mediante la formación de un primer estado excitado singlete de alta energía mediante aniquilación triplete-triplete (TTA).
De hecho, este estudio produce de manera eficiente un OLED novedoso, con emisión de luz azul a un voltaje de encendido ultrabajo, utilizando un emisor fluorescente típico ampliamente utilizado en pantallas comerciales, lo que marca un paso significativo hacia el cumplimiento de los requisitos comerciales para los OLED azules. Destaca la importancia de optimizar el diseño de la interfaz D/A para controlar los procesos excitónicos y es prometedor no sólo para los OLED sino también para la energía fotovoltaica orgánica y otros dispositivos electrónicos orgánicos.