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versità di Cambridge (UK) [6]. Ma perché impegnare risorse di
ricerca sull'elettroluminescenza nei materiali organici quando i
led inorganici sono così efficienti e coprono tutto lo spettro del-
la luce visibile? Oltre ai motivi di interesse scientifico nello stu-
dio dello stato solido organico, in cui le molecole sono legate
da forze deboli di Van der Waals, e delle sue caratteristiche
elettriche (trasporto di cariche) ed ottiche (spettri e rese di lu-
minescenza), vi sono motivi molto attraenti per un'applicazione
di mercato di dispositivi a base organica.
Un buon motivo è la possibilità quasi senza limiti di disegnare
strutture molecolari per ottenere diversi colori della luce emes-
sa, opportune caratteristiche chimico-fisiche (potenziali di io-
nizzazione, affinità elettroniche), uniche proprietà meccaniche
che permettono di costruire dispositivi flessibili ed, infine, tec-
nologie di fabbricazione più semplici e meno costose di quelle
necessarie per i led inorganici. Per questi motivi nell'ultimo de-
cennio la quantità di ricerca sviluppata in questo campo è
enorme [7-10] e ha portato, in un tempo relativamente breve,
allo sviluppo di dispositivi con efficienza del tutto paragonabile
a quella degli inorganici (Figura 1).
Struttura e materiali
I dispositivi Oled sono costituiti da uno o più strati organici, del-
lo spessore di qualche decina di nanometri, compresi tra due
elettrodi di cui almeno uno è trasparente. Il colore della luce
emessa è caratteristico della specie chimica su cui avviene lo
stadio finale di un processo relativamente complesso che si ar-
ticola in una serie di eventi successivi all'applicazione di un po-
tenziale elettrico: iniezione delle cariche (buche positive ed
elettroni) da parte dei due elettrodi, trasporto di queste cariche
fino alla loro ricombinazione, generazione di uno stato elettro-
nicamente eccitato ed, infine, emissione di luce. Tutto ciò in
tempi dell'ordine di pochi microsecondi.
Al fine di ottimizzare le prestazioni ed ottenere emissioni di vari
colori, decisiva è stata ed è l'attività di sintesi di nuovi materiali.
A seguito delle due scoperte pressoché contemporanee
dell'EL organica in film sottile (Tang, Van Slike, 1987 e Burrou-
ghes, Friend, 1990), si sono sviluppati due filoni paralleli: uno
si rivolge a sintesi e studio di molecole a basso peso molecola-
re e l'altro a sintesi e studio di polimeri.
Sistemi polimerici
Come detto, il primo polimero usato in un Oled è il poli(p-feni-
lenevinilene) (PPV). Il dispositivo era costituito da uno strato
singolo di PPV, spesso circa 70 nm, tra un elettrodo di ITO (In-
dium Tin Oxide) ed uno di alluminio. Cominciava ad emettere
luce giallo-verde a 14 V con un efficienza di 0,05%. Poiché
questo polimero non è solubile, viene steso da soluzione un
suo precursore solubile che, con trattamento ad alta tempera-
tura in atmosfera reattiva, forma il PPV. Questo polimero ed i
suoi derivati sono tuttora tra i più studiati ed efficaci, nel campo
delle macromolecole, come materiali per Oled. I moltissimi de-
rivati sono stati sintetizzati allo scopo di modificarne le pro-
prietà elettroniche (spettro di emissione, affinità elettronica e
potenziale di ionizzazione), ed aumentarne la solubilità. L'intro-
duzione di gruppi funzionali elettron-donatori o elettron-accet-
tori sullo scheletro di PPV ne modificano il potenziale di ioniz-
zazione e l'affinità elettronica e consentono di ottenere migliori
capacità di scambio di elettroni con gli elettrodi.
La sostituzione sull'anello fenilenico produce distorsioni della
coniugazione e conseguente variazione dello spettro di emis-
sione. La solubilità viene sostanzialmente aumentata da lun-
ghe catene alchiliche sull'anello fenilenico. Altre classi di poli-
meri coniugati interessanti sono i polifluoreni (PF), omo-e co-
polimeri, che hanno buona stabilità chimica e termica ed emet-
tono nella zona spettrale del blu. Anche i politiofeni sono estre-
mamente stabili e, in particolare i polialchiltiofeni (PAT), hanno
buone proprietà di conduzione delle cariche. Infine un'enorme
varietà di copolimeri comprendenti unità che svolgono la fun-
zione di emettitori accanto ad unità che si occupano del tra-
sporto di carica sono oggetto di studi recenti [11].
Molecole a basso peso molecolare
Anche in questo settore la sintesi di nuove molecole e lo studio
delle proprietà nello stato solido di molecole già studiate in so-
luzione hanno consentito grandissimi progressi nelle prestazio-
ni dei dispositivi [12, 13]. Mentre i dispositivi a base polimerica
(detti anche Pled) hanno in genere un solo polimero come
strato attivo ed esso svolge tutte le funzioni elettroniche coin-
volte nel processo di EL, i dispositivi basati su molecole a bas-
so peso molecolare sono costituiti da più composti attivi, distri-
buiti in più strati sovrapposti, destinati a svolgere al meglio le
varie funzioni: iniezione e trasporto di buche, iniezione e tra-
sporto di elettroni, formazione di stati eccitati con alta resa di
luminescenza. Un dispositivo di questo tipo è quindi costituito
di almeno due strati: uno, all'anodo, costituito da un composto
che accetta e trasporta buche e l'altro, al catodo, costituito da
un composto che accetta e trasporta elettroni.
La ricombinazione delle cariche con generazione di stati ecci-
tati emittenti avviene generalmente nel secondo strato, perciò
il trasportatore di elettroni è anche l'emettitore. I composti si
raggruppano quindi a seconda della loro funzione in trasporta-
tori di buche e trasportatori di elettroni-emettitori.
Trasportatori di buche
Disegno e sintesi molecolari per tali composti sono stati foca-
lizzati su buona stabilità termica, basso potenziale di ionizza-
zione, capacità di formare film sottili uniformi e morfologica-
mente stabili. Nel primo dispositivo di questo tipo lo strato tra-
sportatore di buche era costituto da TPD (Figura 2); analoghe
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Figura 1 - Evoluzione delle prestazioni
dei led inorganici e organici [8]