Highly efficient multilayer organic pure-blue-light emitting diodes with substituted carbazoles compounds in the emitting layer

Bright blue organic light-emitting diodes (OLEDs) based on 1,4,5,8,N-pentamethylcarbazole (PMC) and on dimer of N-ethylcarbazole (N,N'-diethyl-3,3'-bicarbazyl) (DEC) as emitting layers or as dopants in a 4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl (DPVBi) matrix are described. Pure blue-light with the C.I.E. coordinates x = 0.153 y = 0.100, electroluminescence efficiency \eta_{EL} of 0.4 cd/A, external quantum efficiency \eta_{ext.} of 0.6% and luminance L of 236 cd/m2 (at 60 mA/cm2) were obtained with PMC as an emitter and the 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenantroline (BCP) as a hole-blocking material in five-layer emitting devices. The highest efficiencies \eta_{EL.} of 4.7 cd/A, and \eta_{ext} = 3.3% were obtained with a four-layer structure and a DPVBi DEC-doped active layer (CIE coordinates x = 0.158, y=0.169, \lambda_{peak} = 456 nm). The \eta_{ext.} value is one the highest reported at this wavelength for blue OLEDs and is related to an internal quantum efficiency up to 20%

Tunable Ultraviolet Vertically-emitting Organic Laser

International audienceA solid-state organic thin-film laser with intracavity frequency doubling is reported. Tunable ultraviolet emission from 309 to 322 nm is achieved from a vertical external cavity surface-emitting organic laser, with 2 % efficiency (1 µJ at 315 nm). The laser comprises a polymethyl(methacrylate) layer doped with Rhodamine 640, spun-cast onto a plane mirror, a remote concave mirror, a nonlinear crystal and a dichroic separator. The output is spectrally narrow (<0.5 nm FWHM) and tunable through phase-matching selection of the fundamental radiation lasing modes. These results highlight a low-cost and portable alternative to tunable UV laser sources, useful for spectroscopic applications

Doped and non-doped organic light-emitting diodes based on a yellow carbazole emitter into a blue-emitting matrix

A new carbazole derivative with a 3,3'-bicarbazyl core 6,6'-substituted by dicyanovinylene groups (6,6'-bis(1-(2,2'-dicyano)vinyl)-N,N'-dioctyl-3,3'-bicarbazyl; named (OcCz2CN)2, was synthesized by carbonyl-methylene Knovenagel condensation, characterized and used as a component of multilayer organic light-emitting diodes (OLEDs). Due to its &#61552;-donor-acceptor type structure, (OcCz2CN)2 was found to emit a yellow light at &#61548;max=590 nm (with the CIE coordinates x=0.51; y = 0.47) and was used either as a dopant or as an ultra-thin layer in a blue-emitting matrix of 4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl (DPVBi). DPVBi (OcCz2CN)2-doped structure exhibited, at doping ratio of 1.5 weight %, a yellowish-green light with the CIE coordinates (x = 0.31; y = 0.51), an electroluminescence efficiency &#61544;EL=1.3 cd/A, an external quantum efficiency &#61544;ext= 0.4 % and a luminance L= 127 cd/m2 (at 10 mA/cm2) whereas for non-doped devices utilizing the carbazolic fluorophore as a thin neat layer, a warm white with CIE coordinates (x = 0.40; y= 0.43), &#61544;EL= 2.0 cd/A, &#61544;ext= 0.7 %, L = 197 cd/m2 (at 10 mA/cm2) and a color rendering index (CRI) of 74, were obtained. Electroluminescence performances of both the doped and non-doped devices were compared with those obtained with 5,6,11,12-tetraphenylnaphtacene (rubrene) taken as a reference of highly efficient yellow emitter

Diffusion of triplet excitons in an operational Organic Light Emitting Diode

Measurements of the diffusion length L for triplet excitons in small molecular-weight organic semiconductors are commonly carried out using a technique in which a phosphorescent-doped probe layer is set in the vicinity of a supposed exciton generation zone. However, analyses commonly used to retrieve $L$ ignore microcavity effects that may induce a strong modulation of the emitted light as the position of the exciton probe is shifted. The present paper investigates in detail how this technique may be improved to obtain more accurate results for L. The example of 4,4'-bis(carbazol-9-yl)1,1'-biphenyl (CBP) is taken, for which a triplet diffusion length of L=16 +/- 4 nm (at 3 mA/cm2) is inferred from experiments. The influence of triplet-triplet annihilation, responsible for an apparent decrease of L at high current densities, is theoretically investigated, as well as the 'invasiveness' of the thin probe layer on the exciton distribution. The interplay of microcavity effects and direct recombinations is demonstrated experimentally with the archetypal trilayer structure [N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)]-4,4'-diaminobiphenyl (NPB)/CBP/ 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (named bathocuproine, BCP). It is shown that in this device holes do cross the NPB/CBP junction, without the assistance of electrons and despite the high energetic barrier imposed by the shift between the HOMO levels. The use of the variable-thickness doped layer technique in this case is then discussed. Finally, some guidelines are given for improving the measure of the diffusion length of triplet excitons in operational OLEDs, applicable to virtually any small molecular-weight material.Comment: Accepted for publication in Physical Review

Polycroconaines de benzobisthiazoles : polymères à faible GAP ?

Des polycroconaines de N,N'-didodécylbenzobisthiazole angulaire (I) et de N,N'-dipropylsulfonate benzobisthiazole centro-symétrique (II) ont été synthétisées par condensation de Knoevenagel et caractérisées. La polycroconaine (I) est soluble en milieu organique, alors que la polycroconaine (II) est pratiquement insoluble tant en milieu organique qu'en milieu aqueux. La comparaison des caractéristiques spectroscopiques visible-proche IR des matériaux avec celles des molécules modèles a permis de montrer que dans ces polymères la conjugaison est limitée une unité? structurale, le véritable gap se situant des énergies supérieures à 0,85 eV

Polymérisation électroinduite du 3,6 dibromo N-éthylcarbazole catalysée par un complexe du nickel zéro-valent

La synthèse de poly (3,3’N-éthylcarbazole) a été réalisée par réduction électrochimique du système NiBr2, bipyridine/3,6 dibrono N-éthylcarbazole dans la N,N diméthyl acétamide. L’étude électroanalytique du système pendant la phase homogène de la polymérisation a permis de proposer un mécanisme de croissance des chaînes. Le polymère obtenu est soluble dans divers solvants organiques et son dopage chimique conduit à un matériau électroactif dont la conductivité est située dans le domaine 10–4 < σ < 10–3 Ω–1 cm–1

Copolymères (carbazolylène-pyrrolylène) : synthèse par oxydation chimique et propriétés

Les conditions dans lesquelles des copolymères statistiques (carbazo lylène-pyrrolylène) pouvaient être synthétisés directement par oxydation chimique par FeCl3 ont été étudiées. Des quantités substantielles de copolymères solubles en milieu organique sont obtenues par extraction lorsque les proportions molaires en réactifs carbazole/pyrrole/2 FeCl3 sont utilisées. Une fraction importante de polypyrrole est obtenue à côté d'une fraction d'espèces solubles dans l'éthanol (carbazole et son dimère) et d'une fraction de produits solubles dans l'eau (pyrrole et les premiers termes oligomères). Les copolymères solubles ont été caractérisés par CES, spectroscopies RMN et UV-Visible. L'analyse voltampérométrique de ces matériaux révèle qu'ils possèdent à la fois les caractéristiques des entités carbazolylènes et celles des entités pyrrolylènes

Electroactive multifunctional telechelic stairs-shaped poly(bicarbazyl-alkylene)s

Chemical oxidation of α,ω-bis(N-carbazolyl)alkanes by FeCl3 in the presence of N-(ω-functional alkyl)carbazoles allowed the obtention of telechelic stairs-shaped poly(bicarbazyl-alkylene)s bearing terminal groups such as halogens, nitrile, carboxylic acid. High molar masses materials were obtained exhibiting a particularly good solubility in organic solvents due to their special architecture. Electrochemical studies disclosed that redox polymers were obtained displaying a remarkable colourlessgreenblue electrochromism. Furthermore materials could be used as a blue lightemitting layer into diodes

Les copolymères (phénylène-carbazolylène)s : de nouveaux matériaux électro-actifs à propriétés modulables

Des copolymères (phénylène-carbazolylène)s de composition et de propriétés variables ont été préparés en utilisant une réaction de polycondensation deshalogénante par réduction de mélange de 4,4’dihalogéno-biphényle et de 3,6 dibromo-N-alkylcarbazole en présence de nickel zéro-valent. Ainsi, la présence des unités carbazolylènes rend ces copolymères partiellement solubles dans des solvants aprotiques dipolaires. Cette solubilité dépend de la proportion relative des unités monomères contenues dans le matériau; elle augmente, pour une composition donnée, avec la longueur du groupe aliphatique fixé sur l’azote. La conductivité après dopage de ces matériaux apparaît ajustable entre celle de chaque homopolymère par le contrôle de la composition. Enfin, l’étude de l’électroactivité de couches minces de ces copolymères réalisées à partir d’une solution ou par électrodéposition directe révèle divers types de comportement dont l’analyse contribue à une meilleure connaissance de la structure du matériau. L’ensemble de ces données montre que ces copolymères constituent une nouvelle classe de matériaux électroactifs à propriétés modulables

Homo- et co-polymérisations oxydantes du carbazole et du thiophène substitués

L'oxydation du A-éthylcarbazole par FeCl3 conduit à la formation quantitative du dimère. Cette oxydation est l'étape déterminante des trois étapes élémentaires mises en jeu dans le processus. L'oxydation du 3-octylthiophène dans les mêmes conditions, conduit à la formation très rapide de haut polymère à partir du couplage d'espèces actives oligomères, l'étape lente de la polymérisation étant l'oxydation du monomère. La copolymérisation des deux monomères par FeCl3 permet d'obtenir des matériaux dont la solubilité et le thermochromisme varient en fonction de la composition et sont donc modulables