Ukrainian Journal of Physical Optics


2026 Volume 27, Issue 3


ISSN 1816-2002 (Online), ISSN 1609-1833 (Print)

POLARIZED ELECTROLUMINESCENCE FROM OLED BASED ON Alq3 AS ACTIVE LAYER

Kapustianyk, V., Turko, B., Eliyashevskyy, Y., Bovgyra, O., Vasil’yev, V., Kolomiets, V., Karbovnyk, I., Kushnir, O., Adamiv, V. and Pokora, R.

Author Information
1Kapustianyk, V. ORCID logo, 1*Turko, B. ORCID logo, 1Eliyashevskyy, Y. ORCID logo, 1Bovgyra, O. ORCID logo, 1Vasil’yev, V. ORCID logo, 1Kolomiets, V. ORCID logo, 1Karbovnyk, I. ORCID logo, 1Kushnir, O. ORCID logo, 2Adamiv, V. ORCID logo, 3Pokora, R. ORCID logo
1Physics Department, Ivan Franko National University of Lviv,50 Dragomanov Str., 79005, Lviv, Ukraine
2O. G. Vlokh Institute of Physical Optics, Ivan Franko National University of Lviv, 23 Dragomanov Str., 79005, Lviv, Ukraine
3Department of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology, 1 Politechniki Pl., 00-661, Warsaw, Poland
*Corresponding author: borys.turko@lnu.edu.ua

ABSTRACT

The polarized photoluminescence spectra of TPD organic thin films and electroluminescence spectra of OLEDs with ITO/TPD/Alq3/Al configuration were studied. It has been shown that the linear polarization degrees of photoluminescence of TPD thin films and electroluminescence from the fabricated OLED can be increased by about 3 and 69 times, respectively, using a method of oblique-angle deposition. Such an enhancement is reached due to a more ordered molecular alignment in the organic thin films. The obtained results can be fruitful for designing highly efficient organic light-emitting diodes with optimized parameters.

Keywords: tris-(8-hydroxyquionoline) aluminum, N, N'-bis(3-methylphenyl)-N, N'-diphenylbenzidine, polarized photoluminescence, polarized electroluminescence, organic light-emitting diode

UDC: 535.37; 621.38

    1. Zhou, L., Zhu Y.-F., Zhang, Q.-Y., Zhou, Y., Wang, Y.-Z., Zhou, G.-H., Wei, H.-X., & Shen, S. (2020). Highly linearly polarized light emission from flexible organic light-emitting devices capitalized on integrated ultrathin metal-dielectric nanograting. Opt. Express, 28, 13826-13836.
      doi:10.1364/OE.391624
    2. Singh, J. (2012). Organic Light Emitting Devices: Chapter 3. Polarized Light-Emission from Photonic Organic Light-Emitting Devices. In-Tech, Rijeka, 43-64.
      doi:10.5772/53130
    3. Nicolaou, V., Stasinopoulos, D., & Lamnisos, D. (2020). The effectiveness of polarized light in musculoskeletal, skin problems and burns. Am. J. Biomed. Sci. Res., 10, 159-167.
      doi:10.34297/AJBSR.2020.10.001492
    4. Gulyar, S. A., Tamarova, Z. A., & Taranov, V. V. (2022). Innovative light therapy: 5. anti-stress effects of polarized polychromatic and monochromatic light from halogen and LED sources. J. US-China Med. Sci., 19, 29-45.
      doi:10.17265/1548-6648/2022.02.001
    5. Koide, Y., Wang, Q., Cui, J., Benson, D. D., & Marks, T. J. (2000). Patterned luminescence of organic light-emitting diodes by hot microcontact printing (HCP) of self-assembled monolayers. J. Am. Chem. Soc., 122, 11266-11267.
      doi:10.1021/ja002835f
    6. Ogawa, T., Cho, D.-C., Kaneko, K., Mori, T., & Mizutani T. (2002). Study on the conduction mechanism of organic light-emitting diode using one-dimensional discontinuous model. IEICE Trans. Electron., E85-C, 1239-1244.
    7. Kim, S.-K., Chung, D.-H., Lee, H.-S., Cho, H.-N., Park, J.-W., Hong, J.-W., & Kim, T.-W. (2003). Temperature dependent electrical properties in ITO/TPD/Alq3/Al organic light-emitting diodes. Synth. Met., 137, 1041-1042.
      doi:10.1016/S0379-6779(02)00895-0
    8. Lee, Y.-H., Lee, K.-W., Yi, K.-Y., Hong, J.-W., & Kim, T. W. (2008). Optical effect due to thickness variation of electron injection layer in organic light-emitting diodes. Trans. Electr. Electron. Mater., 9, 20-23.
      doi:10.4313/TEEM.2008.9.1.020
    9. Devabhaktuni, S., & Prasad, S. (2009). Nanotextured organic light emitting diode based chemical sensor. J. Nanosci. Nanotechnol., 9, 6299-6306.
      doi:10.1166/jnn.2009.1354
    10. Ko, S. H. (2011). Organic Light Emitting Diode - Material, Process and Devices. In-Tech, Rijeka, 161-193.
      doi:10.5772/776
    11. Wang, Y., & Ye, J. (2017). Organic light emitting devices with nano-ZnO thin films as cathode buffer layer. Adv. Eng. Res., 136, 218-221.
      doi:10.2991/icadme-17.2017.43
    12. Havare, A. K., (2020). Effect of the interface improved by self-assembled aromatic organic semiconductor molecules on performance of OLED. ECS J. Solid State Sci. Technol., 9, 041007.
      doi:10.1149/2162-8777/ab8789
    13. Salehi, A., Chen, Y., Fu, X., Peng, C., & So, F. (2018). Manipulating refractive index in organic light-emitting diodes. ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 9595-9601.
      doi:10.1021/acsami.7b18514
    14. Barranco, A., Borras, A., Gonzalez-Elipe, A. R., & Palmero, A. (2016). Perspectives on oblique angle deposition of thin films: from fundamentals to devices. Progr. Mater. Sci., 76, 59-153.
      doi:10.1016/j.pmatsci.2015.06.003
    15. Karbovnyk, I., Sadovyi, B., Turko, B., Klym, H., Vasil'yev, V. S., Serkiz, R., & Kulyk, Y. (2023). Luminescence polarization enhancement in Alq3/ZnO microdisks multilayer structures. Appl. Nanosci., 13, 7485-7490.
      doi:10.1007/s13204-023-02906-2
    16. Karbovnyk, I., Turko, B., Kushnir, O., Klym, H., & Vasil'yev, V. (2026). Photoluminescence and polarization behavior of DCM-based thin films. Mol. Cryst. Liq. Cryst., 770, 135-143.
      doi:10.1080/15421406.2025.2577641
    17. Karbovnyk, I., Sadovyi, B., Turko, B., Kukhta, A. V., Vasil'yev, V. S., Horyn, A., Kulyk, Y., Eliyashevskyi, Y., Kostruba, A., Savaryn, V., Stybel, V., & Majevska, S. (2021). Polarized photoluminescence of Alq3 thin films obtained by the method of oblique-angle deposition. Ukr. J. Phys. Opt., 22, 209-215.
      doi:10.3116/16091833/22/4/209/2021
    18. Kapustianyk, V., Turko, B., Luzinov, I., Rudyk, V., Tsybulskyi, V., Malynych, S., Rudyk, Yu., & Savchak, M. (2014). LEDs based on p-type ZnO nanowires synthesized by electrochemical deposition method. Phys. Status Solidi C, 11, 1501-1504.
      doi:10.1002/pssc.201300671
    19. Ponmary, P., & Devadasan, S. (2016). Structural and optical properties of Alq3/TPD multilayer organic thin film. Int. J. Tech. Res. Appl., 37, 29-31.
    20. Abdel-Khalek, H., Amin, F. M., Wassel, A. R., & El-Mahalawy, A. M. (2021). Enhancement of structure and optical dispersion properties of N,N′-Bis (3-methylphenyl)-N,N′-diphenylbenzidine thin films: impact of UV irradiation. Opt. Mater., 113, 110867.
      doi:10.1016/j.optmat.2021.110867
    21. Wang, F., Chen, Z., Xiao, L., Qu, B., & Gong, Q. (2011). Enhancement of the power conversion efficiency by expanding the absorption spectrum with fluorescence layers. Opt. Express, 19, A361-A368.
      doi:10.1364/OE.19.00A361
    22. Rodrıguez-Lopez, M., Gonzalez-Silveira, M., Cappai, A., Dettori, R., Rodrıguez-Tinoco, C., Melis, C., Colombo, L., & Rodrıguez-Viejo, J. (2024). Manipulating molecular orientation in vapor-deposited organic semiconductor glasses via in situ electric fields: a molecular dynamics study. J. Mater. Chem. C, 12, 18111-18120.
      doi:10.1039/D4TC03271C
    23. Curioni, A., Boero, M., & Andreoni, W. (1998). Alq3: ab initio calculations of its structural and electronic properties in neutral and charged states. Chem. Phys. Lett., 294, 263-271.
      doi:10.1016/S0009-2614(98)00829-X
    24. Dyreklev, P., Berggren, M., Inganas, O., Andersson, M. R., Wennerstrom, O., & Hjertberg, T. (1995). Polarized electroluminescence from an oriented substituted polythiophene in a light emitting diode. Adv. Mater., 7, 43-45.
      doi:10.1002/adma.19950070108

    Досліджено спектри поляризованої фотолюмінесценції тонких органічних плівок TPD та спектри електролюмінесценції органічних світловипромінювальних діодів з конфігурацією ITO/TPD/Alq3/Al. Показано, що ступені лінійної поляризації фотолюмінесценції тонких плівок TPD та електролюмінесценції виготовлених діодів можна збільшити приблизно в 3 та 69 разів відповідно, використовуючи метод осадження під гострим кутом до нормалі. Таке покращення досягається завдяки більш впорядкованому молекулярному вирівнюванню в тонких органічних плівках. Отримані результати можуть бути корисними для розроблення високоефективних органічних світлодіодів з оптимізованими параметрами. Ключові слова: трис-(8-гідроксихінолін) алюміній, N, N’-біс(3-метилфеніл)-N, N’-дифенілбензидин, поляризована фотолюмінесценція, поляризована електролюмінесценція, органічний світловипромінювальний діод

    Ключові слова: tris-(8-hydroxyquionoline) aluminum, N, N'-bis(3-methylphenyl)-N, N'-diphenylbenzidine, polarized photoluminescence, polarized electroluminescence, organic light-emitting diode

Free download this article 

This work is licensed under CC BY 4.0