В отличие от других технологий, OLED-экраны гибкие, сами светятся, легкие, тонкие, с высокой контрастностью и потребляют мало энергии. Внутри OLED — несколько слоев органических пленок между электродами. Когда устройство работает, заряды накапливаются на стыках этих слоев, и там же возникает свечение. Чем больше слоев, тем лучше можно управлять током и светом, но из-за постоянного воздействия зарядов и излучения материалы постепенно разрушаются, что снижает срок службы и эффективность OLED.

Изучить, что происходит на границах слоев во время работы, сложно.

Профессор Такаюки Миямаэ с коллегами из Университета Чибы применили нелинейную спектроскопию — генерацию суммарной частоты (SFG). Этот метод позволяет анализировать вибрации и электронные свойства на стыках слоев без повреждения устройства.

Когда на OLED подают напряжение, заряды рекомбинируют, и возникает свечение. Это меняет сигнал SFG, что дает возможность увидеть, как накапливаются заряды и как меняется структура материалов при разных режимах работы.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Materials Chemistry C.

Ученые протестировали три типа OLED с разными комбинациями слоев. Сравнивая спектры, они выяснили, как ведут себя заряды и где именно создается электрическое поле. Оказалось, что при подаче напряжения сигнал усиливается в слое, который проводит положительные заряды, и ослабевает в светоизлучающем слое. Это доказывает, что ток распределяется неравномерно.

Также исследователи изучили, как меняется поле внутри OLED при импульсном напряжении. Добавление слоя BAlq (материала для переноса электронов) смещает зону свечения, что влияет на цвет, форму и эффективность излучения.

Почему это важно

• Метод SFG позволяет изучать OLED без разрушения, что раньше было невозможно.
• Теперь можно точнее проектировать слои, чтобы улучшить срок службы и энергоэффективность дисплеев.

Этот метод открывает новые возможности для разработки материалов. Теперь не нужно тратить годы на пробные образцы и проверку на износ, — говорит профессор Миямаэ.

Это исследование — прорыв в аналитике OLED. Раньше ученые могли изучать структуру только до или после работы устройства, а теперь — в реальном времени. Это как разобрать двигатель машины, не останавливая ее.

Что это дает

• Долговечность. Понимая, где именно разрушаются материалы, можно усилить уязвимые места.
• Эффективность. Зная распределение зарядов, можно уменьшить энергопотребление.
• Скорость разработки. Метод исключает долгий перебор вариантов — сразу видно, как поведет себя новый материал.

В перспективе это удешевит производство и расширит применение OLED: от гибких экранов до медицинских датчиков.

Ранее ученые стали ближе к получению более легких и гибких оптоэлектронных устройств.