Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и исследование активных слоев на основе полимеров и полупроводниковых нанокристаллов для эффективных светодиодов.

Номер контракта: 14.575.21.0002

Руководитель: Никитенко Владимир Роленович

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
светодиоды, квантовые точки, органические полупроводники, квантовый выход, проводимость, электролюминесценция.

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение задачи разработки и исследования активных слоёв на основе полимеров и полупроводниковых нанокристаллов для эффективных светодиодов. 2. Цель проекта: 2.1 получение и характеризация многофазных коллоидных полупроводниковых нанокристаллов с органическими лигандами (далее - квантовых точек), а также новых светодиодных материалов на основе полимеров и квантовых точек; 2.2 разработка, изготовление, теоретическое и экспериментальное исследование экспериментальных образцов высокоэффективных OLED-устройств (светодиодов) на основе светодиодных материалов.

Основные планируемые результаты проекта:
Первый этап: методика синтеза квантовых точек активного (излучающего) слоя OLED- устройств, экспериментальные образцы квантовых точек (КТ) 5 различных типов, отличающихся органическими лигандами, их характеризация;
Второй этап: Физико-химические методы формирования полимерных слоёв с КТ, и нанослоев КТ, как основы светодиодных материалов; оптимальная конструкция OLED-устройства с излучающим слоем на основе КТ, экспериментальные образцы четырёх типов новых светодиодных наноматериалов на основе КТ и полимеров.
Третий этап: Экспериментальные образцы новых OLED-устройств четырёх типов на основе разработанных наноматериалов. Исследовательские испытания экспериментальных образцов светодиодных материалов и экспериментальных образцов ОLED-устройств на основе разработанных светодиодных материалов, согласно разработанным программам и методикам.

Разброс КТ по размерам не должен превышать 10%. Оптическая прозрачность рабочих слоёв толщиной 50 нм в диапазоне от 450 до 750 нм OD<0.1. Спектры излучения новых OLED-устройств должны лежать в оптическом диапазоне, длина волны от 450 до 700 нм, в том числе и с белым спектром излучения. OLED-устройства с активным слоем на основе полимеров и квантовых точек должны обладать яркостью не менее 1000 кд/м2, рабочие напряжения на электродах OLED-устройства должны быть не более 10 В.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Новые светодиодные материалы на основе полимеров и квантовых точек, методика их изготовления и экспериментальные образцы многослойных OLED-устройств, получаемые на основе новых светодиодных материалов, открывают новые возможности для разработки и внедрения новых светодиодных источников света. Расширяется элементная база OLED-устройств. Разрабатывается оптимальная структура OLED-устройств с квантовыми точками с точки зрения повышения яркости и энергетической эффективности, и исследуются их функциональные возможности.
Новая структура многооболочечных КТ существенно увеличивает квантовый выход люминесценции. Методика замены органических лигандов позволяет провести оптимизацию состава КТ. Разработаны новые наногибридные материалы для эффективных OLED-устройств и расчётные методы оптимизации их структуры.
Оптимизация состава многофазных КТ (оболочки, органические лиганды), а также изучение влияния лигандов на люминесцентные свойства светодиодных материалов актуальна и является предметом многих работ, определяющих мировой уровень исследований. Квантовые точки перспективны с точки зрения повышения эффективности OLED-устройств, и разработка OLED-устройств на основе КТ является новым и перспективным направлением исследований.
Заявленные результаты достигаются на основе высокой квалификации и опыта работы сотрудников, оснащённости лабораторий современным оборудованием.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Светодиодные материалы на основе полимеров и квантовых точек пригодны для использования в качестве активных (излучающих) слоёв многослойных OLED-устройств. Экспериментальные образцы ОLED- устройств с красным, жёлтым, зелёным и белым свечением, с яркостью более 1000 кд/кв.м при напряжении не более 10 В служат основой для дальнейшей разработки экономичных источников света с широкой цветовой гаммой и создания дисплеев с высокой контрастностью изображения.

Разработка источников света на основе новых OLED-устройств и коммерциализация результатов разработки изменят структуру рынка источников света в сторону распространения светодиодных источников.

Внедрение источников света на основе OLED-устройств, использующих полимеры и КТ, снизит энергоёмкость производства и жизнедеятельности, т.к. данные источники имеют большую эффективность преобразования электрической энергии в свет в сравнении с лампами накаливания, и уменьшит отрицательное техногенное воздействие на окружающую среду, т. к. не создают токсичных отходов, в отличие от флуоресцентных ламп.

Текущие результаты проекта:
Методика синтеза квантовых точек, в частности, новая структура квантовых точек (КТ) CdSe/ZnS/CdS/ZnS; экспериментальные образцы квантовых точек 5 различных типов, отличающихся органическими лигандами; внутренний квантовый выход люминесценции существенно зависит от типа органических лигандов, что даёт возможность оптимизации состава КТ.
Оптимальная конструкция OLED-устройства с излучающим слоем на основе КТ: слой ITO, PEDOT:PSS, поливинилкарбазол (ПВК), КТ типа ядро CdSe\оболочка с чередующимися слоями ZnS и CdS, слой наночастиц ZnO и слой LiF/Al; экспериментальные образцы четырёх типов новых светодиодных наноматериалов на основе КТ и полимеров, полученные разработанным методом.
Экспериментальные образцы четырёх типов новых светодиодных наноматериалов на основе КТ и полимеров, полученные разработанным методом, программы и методики их исследовательских испытаний. Экспериментальные образцы OLED-устройств на основе разработанных светодиодных материалов, зеленого, желтого, красного и белого свечения, программы и методики их исследовательских испытаний. Спектры излучения светодиодных материалов лежат в оптическом диапазоне, длина волны от 450 до 700 нм. Оптимальная концентрация КТ в полимерном слое составляет 30-40% по массе. Яркость- более 1000 кд/м2 при рабочих напряжениях не более 10 В.