I diodi organici emettitori di luce (OLED) sono considerati la nuova generazione di sorgenti di luce in quanto presentano caratteristiche come, leggerezza, limitato spessore, efficienza e facilità di applicazione in dispositivi a larga area, migliori rispetto a quelle dei dispositivi convenzionali. Inoltre, gli OLED offrono la possibilità di un'ampia accordabilità spettrale ottenuta agevolmente sia variando la struttura chimica della specie che emette, sia modificando la struttura del dispositivo stesso.
Questo lavoro identifica per la prima volta i processi fondamentali che avvengono nei diodi organici emettitori di luce, utilizzando tecniche avanzate di spettroscopia risolta in tempo che permettono di rivelare le dinamiche delle cariche.
La tecnica spettroscopica, denominata "pump-probe" assistito da campo elettrico, è stata sviluppata nei nostri laboratori per estendere le potenzialità della spettroscopia a femtosecondi allo studio di film polimerici posti in dispositivi durante il loro funzionamento. Questo studio ha un'importante ricaduta nella comprensione delle prestazioni del dispositivo stesso.
Nei LED organici le cariche di segno opposto vengono iniettate attraverso gli elettrodi e dopo una migrazione formano eccitoni di singoletto (corrispondenti alla specie che emette). Da argomentazioni di natura teorica, legate semplicemente alla molteplicità dello spin, ci si aspetterebbe un'efficienza di formazione del singoletto nella misura del 25%. Gli impulsi laser a femtosecondi nell'UV generano coppie di cariche nel polifluorene, materiale polimerico presente nel dispositivo, e producono l'evento iniziatore del processo (istante iniziale). L'osservazione della dinamica conseguente avviene mediante un impulso di probe (a lunghezza d'onda differente) inviato a ritardi variabili rispetto all'impulso di pump.
Si è osservato che le cariche libere formano stati di singoletto e di tripletto. I risultati mostrano che l'efficienza di formazione del singoletto è dell'ordine del 70% ben oltre il valore del 25% che ci si aspetterebbe dalla teoria. Poiché i singoletti rappresentano gli stati emissivi, si evince che i semiconduttori organici possono raggiungere efficienze ben maggiori di altri materiali.
Questo lavoro è stato condotto in collaborazione con il gruppo del Prof. Donal Bradley all'Imperial College di Londra (UK), personalità ben nota per i suoi contributi nel campo dell'elettronica organica e con ricercatori del laboratorio "Christian Doppler" dell'Università di Graz (Austria). La collaborazione con entrambi i gruppi sta continuando in questa area di scienza e tecnologia dei materiali organici.
L'abilità di riprodurre in maniera controllata situazioni che avvengono in dispositivi reali di elevato impatto tecnologico è di grande valore nella comprensione e nel miglioramento delle prestazioni del dispositivo stesso.
Questo lavoro è stato finanziato in parte dalla Comunità Europea attraverso Marie Curie fellowship e l'EUROLED RTN network.
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