(PhysOrg.com) -- Al, organische lichtemitterende diodes (OLED's) worden gecommercialiseerd voor toepassingen met lichtweergave vanwege hun voordelen, zoals lage fabricagekosten en emissie over een groot oppervlak. Maar OLED's hebben ook intrinsieke efficiëntiebeperkingen vanwege hun structuur, die hun toekomstige ontwikkeling in termen van helderheid zouden kunnen beperken. Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers heeft ontdekt dat een ander organisch op halfgeleiders gebaseerd apparaat, de organische lichtemitterende transistor (OLET), kan de efficiëntie van OLED's drastisch verhogen, aangezien OLET's de structuur van een transistor hebben in plaats van een diode. In hun recente studie, de onderzoekers hebben OLET's gemaakt die 10 keer efficiënter zijn dan alle eerder gerapporteerde OLET's, en meer dan twee keer zo efficiënt als een geoptimaliseerde OLED gemaakt met dezelfde materialen.

De onderzoekers, Raffaella Capelli, et al., van het Instituut voor Nanogestructureerde Materialen (ISMN) in Bologna, Italië, en de Polyera Corporation in Skokie, Illinois, VS, hebben hun resultaten gepubliceerd in een recent nummer van Natuurmaterialen .

Zoals de onderzoekers uitleggen, OLED-technologie is verreweg de meest ontwikkelde van de twee op organische halfgeleiders gebaseerde apparaten. Maar het grootste nadeel van het gebruik van OLED's voor toepassingen met lichtweergave is dat ze intrinsiek last hebben van fotonenverlies en excitonuitdoving. Beide effecten zijn een direct gevolg van de structuur van OLED's:de nauwe ruimtelijke nabijheid van de elektrische contacten en het lichtgenererende gebied zorgt ervoor dat sommige uitgezonden fotonen worden geabsorbeerd, met als gevolg fotonenverlies. evenzo, het grootste uitdovingseffect in OLED's, genaamd exciton-lading blussen, vermindert het aantal excitonen, en treedt op als gevolg van een ruimtelijke overlap van excitonen en ladingen.

Omdat OLET's een op transistors gebaseerde structuur hebben, onderzoekers zijn onlangs op zoek gegaan naar manieren om deze schadelijke effecten die inherent zijn aan de OLED-architectuur te onderdrukken. Tot dusver, ze zijn er slechts in geslaagd om één type uitdoving te voorkomen, genaamd exciton-metaal uitdoving, wat werd gedaan door het lichtuitstralende gebied verder weg van de elektroden te verplaatsen. Echter, de andere effecten bleven, zodat de beste OLET's slechts een efficiëntie van niet meer dan 0,6% behaalden.

In de nieuwe studie de onderzoekers ontwierpen een OLET die fotonverliezen en de twee soorten uitdoving kon voorkomen. Bij demonstraties, de nieuwe OLET's behaalden een efficiëntie van 5%. In vergelijking, equivalente OLED's hadden een efficiëntie van slechts 0,01%, terwijl geoptimaliseerde OLED's met dezelfde emitterende laag als de OLET's een efficiëntie van 2,2% behaalden, met het verschil dat te wijten is aan hun diodestructuur. (Hoewel 2,2% de hoogste gerapporteerde efficiëntie is voor OLED's op basis van fluorescerende emitters, onderzoekers hebben onlangs melding gemaakt van OLED's op basis van fosforescerend emitterend materiaal met een efficiëntie in de orde van grootte van 20%.)

De onderzoekers noemen hun nieuwe apparaat een OLET met drie lagen veldeffect vanwege de drie organische halfgeleidende lagen:een bovenste 15 nm dikke p-kanaallaag die gaten transporteert, een 40 nm dikke middenlaag die licht uitstraalt (de “excitonvormingszone”), en een onderste 7 nm dikke n-kanaallaag die elektronen transporteert. In deze opstelling elektronen en gaten bewegen van hun respectieve lagen naar de middelste laag, waar excitonen worden gevormd en licht wordt uitgezonden. De drie halfgeleiderlagen zijn gepositioneerd op een drielaags substraat van glas, indiumtinoxide, en PMMA, en twee gouden elektroden bovenop maken het ontwerp compleet.

De drielaagse architectuur biedt verschillende voordelen. Voor een, de lichtvormende en lichtemitterende gebieden zijn ver genoeg van de elektroden verwijderd, zodat fotonenverliezen aan de elektroden en het uitdoven van het excitonmetaal worden voorkomen. Ook, het lichtemitterende gebied is fysiek gescheiden van de ladingsstromen, die het uitdoven van de excitonlading voorkomt. Om deze redenen, beschrijven de onderzoekers de drielaagse OLET als een “contactloze OLED, ” waar deze schadelijke effecten intrinsiek worden voorkomen. Naast deze verbeteringen, de onderzoekers voorspellen dat de efficiëntie van de nieuwe OLET nog verder moet kunnen worden verhoogd met verdere aanpassingen, zoals het verlagen van de bedrijfsspanning en het zorgvuldig afstemmen van elk onderdeel van de constructie.

“Ondanks de nodige technische verbeteringen, wij zijn van mening dat onze drielaagse OLET's een haalbare route vormen om de efficiëntie van het apparaat nog verder te verhogen, Capelli, een onderzoeker bij ISMN, vertelde PhysOrg.com .

Algemeen, de wetenschappers hopen dat de OLET een route vertegenwoordigt naar de ontwikkeling van praktische organische lichtemitterende apparaten met een ongekende efficiëntie. Het apparaat biedt potentieel voor vele toepassingen, zoals intense lichtbronnen op nanoschaal en opto-elektronische systemen.

“De OLET is een nieuw lichtuitstralingsconcept, het verstrekken van vlakke lichtbronnen die gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd in substraten van verschillende aard (silicium, glas, plastic, papier, enz.) met behulp van standaard micro-elektronische technieken, " zei Michele Muccini, een onderzoeker bij ISMN. “Onze apparaten bieden lichtbronnen ter grootte van een micrometer die organische fotonische toepassingen mogelijk maken, zoals geïntegreerde bio-sensing op de chip en weergavetechnologie met hoge resolutie met ingebouwde elektronica. Bovendien, een langetermijnperspectief voor OLET's zou gerelateerd kunnen zijn aan de realisatie van een elektrisch gepompte organische laser.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.