Published August 11, 2021 | Version v1
Publication Open

High efficiency blue organic light-emitting diodes with below-bandgap electroluminescence

Creators

  • 1. National Centre of Scientific Research "Demokritos"
  • 2. Pohang University of Science and Technology
  • 3. Imperial College London
  • 4. Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • 5. National and Kapodistrian University of Athens
  • 6. Kyung Hee University
  • 7. National Hellenic Research Foundation

Description

Abstract Blue organic light-emitting diodes require high triplet interlayer materials, which induce large energetic barriers at the interfaces resulting in high device voltages and reduced efficiencies. Here, we alleviate this issue by designing a low triplet energy hole transporting interlayer with high mobility, combined with an interface exciplex that confines excitons at the emissive layer/electron transporting material interface. As a result, blue thermally activated delay fluorescent organic light-emitting diodes with a below-bandgap turn-on voltage of 2.5 V and an external quantum efficiency (EQE) of 41.2% were successfully fabricated. These devices also showed suppressed efficiency roll-off maintaining an EQE of 34.8% at 1000 cd m −2 . Our approach paves the way for further progress through exploring alternative device engineering approaches instead of only focusing on the demanding synthesis of organic compounds with complex structures.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتطلب الصمامات الثنائية العضوية المستخرجة من الضوء الأزرق مواد ثلاثية الطبقات عالية، مما يؤدي إلى حواجز حيوية كبيرة على الواجهات مما يؤدي إلى ارتفاع الجهد الكهربائي للجهاز وتقليل الكفاءة. هنا، نخفف من هذه المشكلة من خلال تصميم ثقب طاقة ثلاثي منخفض ينقل الطبقة البينية ذات الحركة العالية، جنبًا إلى جنب مع إكسيبلكس الواجهة الذي يحصر الإكسيتون في واجهة نقل الطبقة/الإلكترون الباعثة. ونتيجة لذلك، تم بنجاح تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء العضوي الفلورسنت الأزرق المنشط حرارياً مع جهد تشغيل أقل من فجوة النطاق الترددي 2.5 فولت وكفاءة كمومية خارجية (EQE) بنسبة 41.2 ٪. أظهرت هذه الأجهزة أيضًا كفاءة مكبوتة في التدحرج مع الحفاظ على EQE بنسبة 34.8 ٪ عند 1000 شمعة في المتر المربع . يمهد نهجنا الطريق لمزيد من التقدم من خلال استكشاف مناهج هندسة الأجهزة البديلة بدلاً من التركيز فقط على التركيب المتطلب للمركبات العضوية ذات الهياكل المعقدة.

Translated Description (French)

Les diodes électroluminescentes organiques bleues abstraites nécessitent des matériaux intercouches à triplet élevé, qui induisent de grandes barrières énergétiques aux interfaces, ce qui entraîne des tensions de dispositif élevées et des rendements réduits. Ici, nous atténuons ce problème en concevant une couche intermédiaire de transport de trous à faible énergie triplet avec une grande mobilité, combinée à un exciplexe d'interface qui limite les excitons à l'interface couche émissive/matériau de transport d'électrons. En conséquence, des diodes électroluminescentes organiques fluorescentes à retardement activées thermiquement bleues avec une tension de mise en marche inférieure à la bande interdite de 2,5 V et une efficacité quantique externe (EQE) de 41,2 % ont été fabriquées avec succès. Ces dispositifs ont également montré une efficacité supprimée en maintenant un EQE de 34,8% à 1000 cd m −2 . Notre approche ouvre la voie à de nouveaux progrès en explorant des approches alternatives d'ingénierie des dispositifs au lieu de se concentrer uniquement sur la synthèse exigeante de composés organiques aux structures complexes.

Translated Description (Spanish)

Resumen Los diodos emisores de luz orgánicos azules requieren materiales intercalares de tripletes altos, que inducen grandes barreras energéticas en las interfaces, lo que resulta en altos voltajes del dispositivo y eficiencias reducidas. Aquí, aliviamos este problema diseñando una capa intermedia de transporte de huecos de baja energía triplete con alta movilidad, combinada con un exciplex de interfaz que confina los excitones en la capa emisora/interfaz del material de transporte de electrones. Como resultado, se fabricaron con éxito diodos emisores de luz orgánicos fluorescentes de retardo activados térmicamente de color azul con un voltaje de encendido por debajo del intervalo de banda de 2,5 V y una eficiencia cuántica externa (EQE) del 41,2%. Estos dispositivos también mostraron una reducción de la eficiencia suprimida manteniendo un EQE de 34.8% a 1000 cd m −2 . Nuestro enfoque allana el camino para un mayor progreso a través de la exploración de enfoques alternativos de ingeniería de dispositivos en lugar de centrarse únicamente en la exigente síntesis de compuestos orgánicos con estructuras complejas.

Files

s41467-021-25135-z.pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:706096641b2354f178549dd2348a17c4
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
صمامات ثنائية عضوية عالية الكفاءة باعثة للضوء مع إضاءة كهربائية أقل من فجوة النطاق الترددي
Translated title (French)
Diodes électroluminescentes organiques bleues à haut rendement avec électroluminescence inférieure à la bande interdite
Translated title (Spanish)
Diodos emisores de luz orgánicos azules de alta eficiencia con electroluminiscencia por debajo del intervalo de banda

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3188436175
DOI
10.1038/s41467-021-25135-z

Is supplement to
https://openalex.org/W4376273851 (Other)
https://openalex.org/W4235718933 (Other)
https://openalex.org/W4230792629 (Other)
https://openalex.org/W3196263063 (Other)
https://openalex.org/W3134109569 (Other)
https://openalex.org/W2985678306 (Other)
https://openalex.org/W2961543086 (Other)
https://openalex.org/W2282088581 (Other)
https://openalex.org/W2274329020 (Other)
https://openalex.org/W1997642105 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1192857523
  • https://openalex.org/W1790577722
  • https://openalex.org/W1965207322
  • https://openalex.org/W1965425882
  • https://openalex.org/W1981045930
  • https://openalex.org/W1981343784
  • https://openalex.org/W1992014211
  • https://openalex.org/W1995379544
  • https://openalex.org/W1997679859
  • https://openalex.org/W1999868737
  • https://openalex.org/W2005259257
  • https://openalex.org/W2011447545
  • https://openalex.org/W2018326691
  • https://openalex.org/W2024901602
  • https://openalex.org/W2029123862
  • https://openalex.org/W2040567198
  • https://openalex.org/W2051293602
  • https://openalex.org/W2051599121
  • https://openalex.org/W2068615500
  • https://openalex.org/W2102412628
  • https://openalex.org/W2146598578
  • https://openalex.org/W2150702843
  • https://openalex.org/W2150858754
  • https://openalex.org/W2153157748
  • https://openalex.org/W2212815751
  • https://openalex.org/W2392659847
  • https://openalex.org/W2414796456
  • https://openalex.org/W2482137468
  • https://openalex.org/W2773894386
  • https://openalex.org/W2790618719
  • https://openalex.org/W2793197161
  • https://openalex.org/W2799565385
  • https://openalex.org/W2808539109
  • https://openalex.org/W2878404963
  • https://openalex.org/W2887139122
  • https://openalex.org/W2891196786
  • https://openalex.org/W2898979374
  • https://openalex.org/W2930221124
  • https://openalex.org/W2940023407
  • https://openalex.org/W2940453280
  • https://openalex.org/W2953937412
  • https://openalex.org/W2957546222
  • https://openalex.org/W2983140293
  • https://openalex.org/W3001675857
  • https://openalex.org/W3002961823
  • https://openalex.org/W3015544408
  • https://openalex.org/W3022319819
  • https://openalex.org/W3104722516
  • https://openalex.org/W3122556961