Учёные МГУ нашли способ значительно усиливать и направлять свечение органических комплексов европия с помощью плазмонных кристаллов. Это открытие может привести к созданию нового поколения OLED-дисплеев с высокой чистотой цвета и энергоэффективностью. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.
OLED-технологии, основанные на электролюминесценции, широко используются, но имеют недостатки: низкий коэффициент вывода излучения из-за волноводных потерь и потребность в сужении спектральных линий для чистоты цвета. Перспективными материалами являются комплексы редкоземельных металлов, например, европия. Они дают узкополосное свечение (~10 нм), но имеют большое время жизни возбуждённого состояния, что снижает эффективность.
Как пояснили в пресс-службе вуза, для решения этих проблем физики и химики МГУ предложили гибридную систему: редкоземельные комплексы, нанесённые на плазмонные кристаллы. Эти наноструктуры возбуждают поверхностные плазмон-поляритоны, концентрируя световую энергию вблизи поверхности и модифицируя излучение молекул.
В данном исследовании для возбуждения поверхностных плазмонов мы использовали специально изготовленные фотонные наноструктуры — плазмонные кристаллы. Они представляли собой периодически наноструктурированную алюминиевую поверхность. За счет подбора периодичности и глубины модуляции таких решеток были определены параметры, при которых поверхностные плазмоны возбуждаются на углах, близких к нормали поверхности, и на длине волны излучения европиевого органического комплекса, который в дальнейшем наносился на плазмонные кристаллы. Европиевый комплекс излучает красный цвет, поэтому может рассматриваться как альтернатива красному пикселю в OLED-дисплеях
Эксперимент показал, что излучение приобретает направленность близко к нормали поверхности, снижая волноводные потери. Интенсивность люминесценции выросла в четыре раза, а время жизни возбуждённого состояния сократилось почти вдвое. Это комплексное улучшение характеристик открывает путь к созданию плазмонно-усиленных излучающих ячеек для дисплеев будущего.
Работа выполнена в рамках междисциплинарной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» при поддержке гранта РНФ.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученый УрФУ создает первую платформу для органической электроники.
