Des matériaux innovants pour doper les performances des OLED phosphorescentes bleues
Dans le secteur en plein essor des diodes organiques électroluminescentes (OLED), un obstacle reste à franchir : concevoir des diodes émettrices de lumière 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 ou de téléphone par exemple. En collaboration avec leurs collègues de l’université de Soochow en Chine, des chercheurs de l’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. 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, 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 et de qualité de lumière émise, reste un point faible, particulièrement pour les diodes bleues. Pour améliorer l’efficience de ces dernières, il faut s’attaquer à leur composant majeur : le semi-conducteur organique 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 de carbones et d’hydrogènes, car ils présentent une grande stabilité. Cependant, les performances des matériaux PHC testés jusqu’à ce jour dans des diodes bleues restaient limitées.
C’est là tout 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 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 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 en devenir des OLED phosphorescentes.
Référence
Lambert Sicard, Hong-Cheng Li, Qiang Wang, Xiang-Yang Liu, Olivier Jeannin, Joëlle Rault-Berthelot, Liang-Sheng Liao, Zuo-Quan Jiang,Cyril Poriel
C1-Linked Spirobifluorene Dimers: Pure Hydrocarbon Hosts for High Performance Blue Phosphorescent OLEDs
Angew. Chem. Int. Ed. - Février 2019