Nouveaux matériaux fluorescents pour diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) émettant dans le proche infrarouge

Les diodes électroluminescentes organiques (organic light-emitting diodes : OLEDs) sont des dispositifs électroluminescents utilisant la fluorescence des molécules organiques comme mécanisme d'émission de lumière. Bien que le phénomène d'électroluminescence organique soit connu depuis 1953, les dispositifs OLED n'ont pas suscité un grand engouement au niveau de la recherche scientifique avant le début des années 1990. La faible viabilité de ces dispositifs, nécessitant alors une forte tension de fonctionnement pour de faibles performances, a grandement limité leur utilisation. Il faut attendre les travaux de Tang et Van Slyke en 1987 et le développement des structures multicouches pour que la OLED puisse être perçue comme une véritable alternative aux dispositifs inorganiques. Depuis, de nombreuses innovations ont permis d'obtenir des OLED efficaces dans le domaine du visible. Cependant, de nouvelles perspectives d'utilisation de la OLED dans le proche infrarouge (near infrared : NIR) comme la vision nocturne, les biosenseurs ou encore la photochimie, nécessitent le développement à la fois d'émetteurs performants dans le proche infrarouge et de nouvelles stratégies de conception. Les émetteurs NIR sont généralement très peu efficaces puisque les mécanismes de désexcitation par relaxation vibrationnelle sont favorisés, ce qui les rend alors peu émissifs. De plus, ils sont souvent très sensibles aux interactions intermoléculaires, notamment à l'état solide, ce qui limite leurs performances lorsqu'ils sont utilisés dans des OLEDs. Le développement de OLEDs NIR présente donc un véritable challenge au vu de ces considérations. Pour répondre à cette demande, des molécules organiques présentant une forte émission dans le NIR ont tout d'abord été synthétisées. Différentes stratégies de conception ont été mises en place afin de réduire les phénomènes de relaxation vibrationnelle et d'agrégation dans ces molécules, tout en présentant une forte émission dans le NIR. En utilisant conjointement un émetteur dérivé de cyanine pyrrolopyrrole complexée au difluorure de bore (BCPP-F2) avec un matériau présentant un phénomène de fluorescence retardée activé thermiquement (thermally activated delayed fluorescence : TADF), une OLED montrant une efficacité quantique externe (EQE) de 5.3% à 790 nm a été fabriquée.