Door dunne organische lagen te combineren met dikke lagen hybride perovskiet, Onderzoekers van de Kyushu University in Japan hebben micrometer dikke organische light-emitting diodes ontwikkeld die de betaalbaarheid en kijkhoeken van hoogwaardige beeldschermen en televisies in de nabije toekomst zouden kunnen verbeteren.

Organische light-emitting diodes (OLED's) gebruiken lagen organische moleculen om elektriciteit efficiënt om te zetten in licht. de moleculen, hoewel grote uitstoters, zijn over het algemeen slechte elektrische geleiders, dus de naam van het spel is dun geweest - zoals in 100 nm, of ongeveer 1/500 de dikte van een mensenhaar. Alleen door het gebruik van zulke dunne lagen kan elektriciteit gemakkelijk bereiken waar emissie optreedt in het midden van apparaten.

Terwijl extreem dunne lagen baat hebben bij slechts een kleine hoeveelheid materiaal, het gebruik van dergelijke dunne films bemoeilijkt de betrouwbare fabricage van miljoenen pixels, aangezien extreem kleine defecten apparaatstoringen kunnen veroorzaken. Verder, licht dat weerkaatst tussen de voor- en achterkant van de dunne lagen resulteert vaak in interacties, holte-effecten genaamd, die de emissiekleur enigszins vervormen bij grote kijkhoeken.

Dus, de uitdaging was om de apparaten dikker te maken en tegelijkertijd de nadelen van organische stoffen te vermijden. Om dit te doen, onderzoekers van Kyushu University wendden zich tot een alternatieve klasse van materialen genaamd perovskieten, die worden gedefinieerd door hun duidelijke kristalstructuur.

"Hoewel perovskieten de laatste tijd enorm veel aandacht hebben gekregen als lichtabsorberende lagen in zonnecellen, sommige perovskieten zijn eigenlijk transparant en tegelijkertijd zeer geleidend, " zegt Toshinori Matsushima, universitair hoofddocent van het International Institute for Carbon-Neutral Energy Research aan de Kyushu University en hoofdonderzoeker van de Natuur paper waarin de nieuwe resultaten worden aangekondigd.

"In aanvulling, perovskieten op basis van een mengsel van organische en anorganische componenten kunnen worden verwerkt uit goedkope uitgangsmaterialen met behulp van dezelfde fabricageprocessen als voor organische stoffen, waardoor perovskieten en organische stoffen een perfecte match zijn."

Op hun apparaten de onderzoekers hebben een emitterende laag moleculen die typisch wordt gebruikt in OLED's ingeklemd tussen perovskietlagen met een totale dikte van 2, 000 nm. De resulterende apparaten hebben actieve lagen die 10 keer dikker zijn dan typische OLED's, hoewel nog steeds een fractie van de breedte van een mensenhaar.

De dikke apparaten vertoonden een efficiëntie die vergelijkbaar was met die van dunne referentie-OLED's, terwijl ze ook vanuit elke kijkhoek dezelfde kleur hadden. Anderzijds, OLED's op basis van dikke organische lagen straalden geen licht uit bij vergelijkbare bedrijfsspanningen.

"Deze resultaten maken een einde aan 30 jaar denken dat OLED's beperkt zijn tot dunne films en nieuwe wegen openen voor goedkope, betrouwbaar, en uniforme fabricage van op OLED gebaseerde displays en verlichting, " zegt prof. Chihaya Adachi, directeur van Kyushu University's Center for Organic Photonics and Electronics Research.

Hoewel onderzoekers ook hebben geprobeerd om perovskieten rechtstreeks als lichtstralers te gebruiken, de levensduur van de apparaten is tot nu toe kort geweest. Door het emissieproces in de organische materialen te houden en perovskieten alleen te gebruiken voor het transporteren van elektriciteit, het Kyushu-team bereikte een vergelijkbare levensduur voor zowel dikke apparaten als referentie-OLED's.

"Op basis van dit werk perovskieten zullen in een nieuw licht worden gezien als veelzijdig, hoogwaardige materialen voor ondersteunende rollen in niet alleen OLED's maar ook andere organische elektronische apparaten, zoals lasers, geheugen apparaten, en sensoren, " voorspelt Adachi.