Des matériaux innovants pour doper les performances des OLED phosphorescentes bleues
Publié par Adrien le 15/04/2019 à 08:00
Source: CNRS INC

OLED phosphorescente conçue dans le cadre des travaux des chercheurs de l'ISCR et de l'université de Soochow en Chine. On distingue les deux électrodes à travers lesquelles le courant est injecté et la couche émettrice de lumière bleue.
Zuoquan Jiang/FUNSOM Institute/Soochow University, China
Dans le secteur en plein essor des diodes organiques électroluminescentes (OLED), un obstacle reste à franchir: concevoir des diodes émettrices de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) bleue aussi efficaces que leurs homologues rouges ou verts. L'enjeu: obtenir des OLED de toutes les couleurs pour la nouvelle génération d'écrans d'ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques...) ou de téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix humaine.) par exemple. En collaboration avec leurs collègues de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Soochow en Chine, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS-Université Rennes 1) ont conçu une nouvelle génération de semi-conducteurs, composés essentiels des OLED, permettant d'émettre une lumière bleue avec un rendement inégalé à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...). Des travaux publiés dans la revue Angew. Chem. Int. Ed.

De plus en plus utilisées dans les écrans (télévision, téléphone, ordinateur) et dans les dispositifs d'éclairage, les diodes organiques électroluminescentes (OLED) allient plusieurs avantages ; elles sont économes en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), utilisables sur des supports flexibles (pliables notamment) et peu coûteuses. Malgré leur industrialisation croissante, l'instabilité des OLED, y compris des plus performantes d'entre elles, les OLED phosphorescentes, en termes de durée de vie (La vie est le nom donné :) et de qualité de lumière émise, reste un point (Graphie) faible, particulièrement pour les diodes bleues. Pour améliorer l'efficience de ces dernières, il faut s'attaquer à leur composant majeur: le semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) qui supporte l'émetteur de lumière (ainsi appelé matrice hôte). Depuis quelques années, les recherches se tournent vers des semi-conducteurs PHC (pure hydrocarbons) constitués uniquement d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...) de carbones et d'hydrogènes, car ils présentent une grande stabilité. Cependant, les performances des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) PHC testés jusqu'à ce jour dans des diodes bleues restaient limitées.

C'est là tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) l'intérêt des travaux menés par les chercheurs de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR) et leurs collègues de l'université de Soochow en Chine: ils ont synthétisé une nouvelle génération de matériaux PHC (des dimères de spirobifluorène), lesquels une fois intégrés comme matrice hôte dans une OLED ont permis d'obtenir des performances d'émission de lumière bleue supérieure à 23 % (rendement quantique externe). Un record pour des diodes bleues à base de PHC. Par des approches de design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels,...) moléculaire dont ils sont spécialistes et en jouant sur des positions de substitution des groupements jamais étudiées, les chercheurs rennais ont créé des molécules dotées de propriétés électroniques quasi-idéales pour maximiser l'émission de lumière: très haut niveau d'énergie de l'état triplet, stabilité thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts...) et morphologique...

Avec ces nouveaux semi-conducteurs capables de doper les performances des diodes bleues, un pas de plus pourrait bien être franchi pour perfectionner la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) en devenir des OLED phosphorescentes.

Référence

C1-Linked Spirobifluorene Dimers: Pure Hydrocarbon Hosts for High Performance Blue Phosphorescent OLEDs. Lambert Sicard, Hong-Cheng Li, Qiang Wang, Xiang-Yang Liu (Liu (chinois : 柳宿, pinyin : liǔ xiù) est une loge lunaire de l'astronomie chinoise. Son étoile référente (c'est-à-dire celle qui...), Olivier Jeannin, Joëlle Rault-Berthelot, Liang-Sheng Liao, Zuo-Quan Jiang,*Cyril Poriel*
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201813604 and 10.1002/ange.201813604.
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