Сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) совместно с учеными из Московского физико-технического института (МФТИ) и Института физики НАН Украины разработали методику создания новых планарных металлоорганических структур. Эти структуры могут послужить хорошей основой для создания электролюминесцентных источников света субмикронных размеров с управляемым спектром излучения.

Среди задач ХХI века – полная замена источников освещения. Это одно из наиболее серьезных направлений современных НИОКР. Лампы накаливания изжили свой век. Люминесцентные лампы, хотя и активно используются, все еще сложны в производстве и, особенно, в утилизации. По этой причине активно ищутся и внедряются новые типы источников света, например на основе полупроводниковых светодиодов, а на смену им уже готовят органические светодиоды (OLED). Однако, вовсе не факт, что все возможные типы светоизлучающих устройств уже известны. Группа исследователей из ФИАНа, МФТИ и Института физики НАН Украины обратила внимание на возможности электролюминесценции металлоорганических структур, считая их несправедливо обойденными вниманием.

О проделанной работе рассказывает молодой сотрудник ФИАН, входящий в исследовательскую группу, кандидат физ.-мат.наук Дмитрий Чубич: «Методика изготовления планарной структуры [источника света – прим. ФИАН-информ] состоит в термическом напылении пленки золота в зазор размером 30 мкм между двумя пленочными электродами на стеклянной подложке. Работа эта производится в сверхвысоком вакууме при давлении около 10 Торр. Получаемая пленка не сплошная, а состоит из отдельных островков – это так называемая металлическая островковая пленка. Такая структура уже была исследована давно. Мы же исследовали не просто металлическую пленку, а композит, т.е. напыляли сверху нее слой органики. В этом случае вклад в излучение дает не только металлическая островковая пленка, но и органическая компонента. При этом, если подбирать органическую компоненту, то можно варьировать характер спектра. Таким способом можно создавать субмикронные (менее 1 мкм) источники света с управляемым спектральным составом».

Спектр ламп накаливания и люминесцентных ламп оказался весьма близок к естественному для нас дневному солнечному освещению. Излучение многих новых источников далеко не так благоприятно для человека. И это одно из препятствий на пути их внедрения. Перед исследователями стоит задача получения источника, в спектре которого подавлены «лишние» компоненты излучения, а основная энергия приходится на видимый диапазон, привычный для глаза. Электролюминесценция структур, получаемых с помощью разработанной группой ученых методики, как раз и предоставляет значительные возможности управления спектром осветительного прибора, т.е. позволит создавать источники «естественного» освещения.

В качестве органической компоненты создаваемых структур ученые использовали Alq3 и β-дикетонаты редкоземельных элементов: Eu(DBM)₃bath, Eu(DBM)₃phen, Eu(DBM)3*2H₂O, Tb(thd)₃.

«Сначала в качестве органической компоненты был взят стандартный электролюминофор Alq3. Именно на этом люминофоре в 1986 году был создан первый органический светоизлучающий диод (OLED). Мы его взяли для того, чтобы выяснить, работает ли наше устройство. Удостоверившись в том, что все работает, мы уже использовали органические комплексы европия и тербия – у этих веществ узкие характерные линии, поэтому их легко узнать в спектре. Ну а дальше уже был изучен механизм возникновения их свечения» – рассказывает Дмитрий Чубич.

В результате, в Отделе люминесценции ФИАН были созданы планарные светоизлучающие устройства на основе островковых пленок золота и комплексов редкоземельных металлов – европия (Eu) и тербия (Tb), а также установлен механизм электролюминесценции структуры, в которой доминирует органическая компонента. Как выяснили ученые, планарные структуры на основе β-дикетонатов редкоземельных элементов могут служить источниками света субмикронных размеров с узким спектром излучения в красной (органические комплексы Eu) и зеленой (органические комплексы Tb) областях спектра. Проделанная работа может быть развернута в целый комплекс исследований по созданию различных по свойствам планарных светоизлучающих устройств.

По материалам АНИ «ФИАН-информ»