Ученые встроили в OLED тонкие пленки кристаллического рубрена

Исследователи из Университета Тояма в Японии усовершенствовали технологию, разработав OLED, в котором в качестве светоизлучающего слоя используется тонкая пленка кристаллического рубрена. Эта статья выйдет в 320-м томе журнала Synthetic Metals 1 августа 2026 года.

Рубрен — это органический полупроводник, который в кристаллической форме может гораздо эффективнее переносить электрические заряды. Однако при нанесении в виде тонкой пленки с помощью обычного процесса вакуумного напыления, используемого для производства органических светодиодов, он образует неупорядоченную (аморфную) структуру, в которой электрические заряды перемещаются гораздо менее эффективно.

Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи сначала изготовили OLED-дисплеи, нанеся на подложку из оксида индия-олова несколько ультратонких слоев, в том числе слой рубрена толщиной 50 нм. Затем они провели двухэтапную термическую обработку, чтобы превратить слой рубрена в кристаллическую пленку. На первом этапе нагрева в слое рубрена образовались крошечные кристаллические зародыши. После нанесения остальных слоев второй этап нагрева позволил этим кристаллам вырасти в крупные кристаллические домены.

С помощью поляризационной оптической микроскопии исследователи обнаружили крупные кристаллические области размером около 1 мм по всей пленке рубрена. Подобные кристаллические структуры были обнаружены по всей подложке, что указывает на равномерный рост кристаллов. Рентгеноструктурный анализ показал, что рубрен имеет орторомбическую кристаллическую структуру.

«Мы применили концепцию органических электролюминесцентных диодов к кристаллическим тонким пленкам из рубрена и создали OLED с превосходными характеристиками. Это первое применение неэпитаксиальных кристаллических тонких пленок в OLED, — говорит профессор. Моримото, руководитель исследования

По сравнению с OLED, содержащими аморфный рубрен, кристаллические устройства демонстрировали плотность тока в 1000 раз выше и снижали напряжение включения яркости на 0,30 В — до 1,33 В. Кроме того, спектр электролюминесценции изменился: вместо широкой двухпиковой эмиссии, характерной для аморфного рубрена, появился резкий одиночный пик в районе 565 нм — отличительная черта кристаллической структуры.

Исследование показало, что органические кристаллы с высокими характеристиками переноса заряда могут быть успешно интегрированы в практичные тонкопленочные органические светоизлучающие диоды с помощью стандартных методов вакуумного напыления. Результаты, полученные на основе почти сорокалетних инноваций в области OLED, позволяют предположить, что кристаллические органические материалы могут стать новым шагом на пути к созданию более эффективных OLED-устройств.