The lanthanide complexes have been anticipated to exhibit high efficiency along with a narrow emission spectrum. Photoluminescence for the lanthanide complex is characterized by a high efficiency since both singlet and triplet excitons are involve d in the luminescence process. However, the maximum external electroluminescence quantum efficiencies have exhibited values around 1% due to triplet-triplet annihilation at high current. Here, we proposed a new energy transfer mechanism to overcome triplet-triplet annihilation by the Eu complex doped into phosphorescent materials with triplet levels that were higher than singlet levels of the Eu complex. In order to show the feasibility of the proposed energy transfer mechanism and to obtain the optimal ligands and host material, we have calculated the effect depending on ligands as a factor that controls emission intensity in lanthanide complexes. The calculation shows that triplet state as well as singlet state of anion ligand affects on absorption efficiency indirectly.
A random walk simulation was used to determine the triplet exciton density and annihilation rate for a two dimensional lattice of naphthalene choleic acid with small amount of β-methylnaphthalene (BMN). The results demonstrate that energy transfer efficiency (α) increases as density increases and the annihilation begins to become significant at triplet exciton densities higher then 10-3/sites. Another simulation was carried out to determine annihilation rate and unimolecular decay rate in the absence of BMN. The results indicate that the annihilation rate is equal to the unimolecular decay rate at the density of 1.2×10-3/sites.
삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(Triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 에너지 조건을 만족시키는 유기물들의 조합에 의해 낮은 에너지의 광자를 높은 에너지의 광자로 변환시키는 특수한 광화학적 공정이다. TTA-UC는 태양광 스펙트럼 중 낮은 에너지 탓에 활용되지 못하고 소실되는 광자를 고 에너지의 광자로 변환시킴으로써 태양광에 기반한 광학기기들의 광에너지 전환효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술로 평가받고 있다. 본 논문은 아직 국내학계에 생소한 연구분야인 TTA-UC현상의 광화학적 원리와 특징을 소개하고, TTA-UC와 관련한 최신 연구동향과 응용분야, 그리고 향후 연구방향을 고찰하였다.
삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 조건을 만족시키는 유기물들의 에너지 전달 및 융합 과정에 의해 저에너지의 광자를 고에너지의 광자로 변환시키는 신개념 에너지 전환기술이다. 본 연구에서는 실리카 마이크로입자(silica microparticle, SM)를 UC가 구현되는 폴리우레탄 박막 내에 담지 시켜 입사되는 광원의 광산란 효과를 도모함으로써 TTA-UC 효율을 향상시키고, 그 기작에 대해 탐구하였다. Seeded growth method를 통하여 약 950 nm의 균일한 크기를 갖는 SM을 합성하였으며, UC 박막 내에 담지 된 SM의 농도를 증가시킴에 따라 635 nm 광원 조사 시 430-570 nm 영역에서의 UC 세기가 최대 1.64배 증가함을 확인하였다. 삼중항 lifetime 측정을 통하여 광감응제 PdTPBP와 전자수용체 perylene 간의 triplet-triplet energy transfer(TTET) 효율을 분석한 결과, 박막 내에 담지 된 SM이 chromophore 간의 TTET에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 또한, 입사 강도-UC 세기의 상관관계를 분석하여 TTA-UC 효율을 분석한 결과, SM이 박막 내에 존재할 경우 UC 양자효율이 최대 1.5배 향상됨을 확인하였다.
Song, Wook;Kim, Taekyung;Lee, Jun Yeob;Lee, Yoonkyoo;Jeong, Hyein
Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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제68권
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pp.350-354
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2018
Lifetime study of blue phosphorescent and thermally activated delayed fluorescent organic light-emitting diodes was carried out to understand the dominant degradation process during electrical operation of the devices. Doping concentration dependence of the phosphorescent and thermally activated delayed fluorescent organic light-emitting diodes was studied, which demonstrated long lifetime at low doping concentration in the phosphorescent devices and at high doping concentration in the thermally activated delayed fluorescent devices. Detailed mechanism study of the two devices described that triplet-triplet annihilation is the main degradation process of phosphorescent organic light-emitting diodes, whereas triplet-polaron annihilation is the key degradation factor of the thermally activated delayed fluorescent devices.
한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.II
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pp.1133-1137
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2005
In this paper, a renovated approach in the fabrication of red organic light-emitting diodes (OLEDs) is described. The hard-to-control doping process required for dopant-based red OLEDs can be avoided due to the novel red fluorophores that are not concentration quenching in solid state. Doping is in general a must for phosphorescence OLEDs because of the triplet-triplet annihilation, a common problem for phosphorophore dopants. However, we have recently found that extraordinary red iridium complex showing relatively short emission lifetime render the non-doped phosphorescence red OLED possible.
Aspects of the scintillation mechanism in organic systems obtained on the base of precise measurements of the radioluminescence pulse shape are discussed. It shown that the process of scintillation light pulse formation is mainly determined by initial conditions of exited states generation.
본 연구는 음용가능한 수준의 비독성, 비휘발성 식물성 오일에서 PtOEP와 DPA를 광감응제와 전자수용체로 이용해 구현되는 효율적인 TTA-UC현상에 대해 보고하고 있다. 다양한 종류의 식물성 오일에 PtOEP/DPA를 담지시켰을 때, 탈산소 공정없이도 532 nm의 입사 레이저에서 430 nm 영역의 선명한 green-to-blue UC현상이 관측되었으며, 양자수율은 약 8%로 측정되었다. 이러한 UC의 효율은 식물성 오일의 화학적 조성, 특히 불포화 탄화수소의 함량과 점도에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 식물성 오일에서의 Stern-Volmer 상수값은 유기용매에 비해 다소 낮은 값을 보였으나, 전환효율은 93% 정도로 여전히 높은 수치를 보여주었다. 해바라기씨유에서 UC의 전환 입사광 강도($I_{th}$)는 약 $100mW/cm^2$로 태양광의 직접활용에는 아직 무리가 있으나, 산소포화조건에서 비독성 매질을 통해 즉각적으로 구현되는 UC는 비전통적인 방식의 bioimaging과 같은 기술에의 응용가능성이 높을 것으로 생각된다.
Kim, Jang-Joo;Jeong, W.I.;An, Cheng-Guo;Kang, J.W.
한국고분자학회:학술대회논문집
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한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.166-166
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2006
The photoluminescence (PL) efficiency of $Ir(ppy)_{3}$:PVK is lower than $Ir(ppy)_{3}$:CBP for the whole range of doping concentration and this low PL efficiency can be a reason of the lower efficiency of PhPLED than PhOLED. The lower efficiency is originated from the large bi-excitonic quenching such as the triplet-triplet annihilation. The PhPLEDs showed very short lifetime. The short lifetime was found to be originated from the instability of the doubly reduced $Ir(ppy)_{3^{-2}}$. The double reduction takes place because of the low electron mobility of PVK and large energy difference of LUMO level between PVK and $Ir(ppy)_{3}$.
한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권2호
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pp.1474-1477
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2007
We demonstrate relaxation of roll-off characteristics by controlling the dopant concentrations and the thickness of an emitter layer in electrophosphorescence diodes composed of 2,6-dicarbazolo-1,5-pyridine (PYD2)-host doped with 25 wt%-Iridium(III)bis[(4,6-di-fluorophenyl)-pyridinato-$N,C^2$] picolinate (FIrpic).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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