Den nya OLET, vilket är 10 gånger effektivare än någon annan rapporterad OLET, har en trelagerstruktur. Elektroner från det gröna lagret och hål från det blå lagret rör sig till det mellersta röda lagret, där excitoner bildas och ljus avges. Bild upphovsrätt:Nature Publishing Group.
(PhysOrg.com) - Redan, organiska ljusemitterande dioder (OLED) kommersialiseras för ljusskärmstillämpningar på grund av deras fördelar som låga tillverkningskostnader och stora yta. Men OLED har också inneboende effektivitetsbegränsningar på grund av deras struktur, vilket kan begränsa deras framtida utveckling när det gäller ljusstyrka. Nu, ett team av forskare har funnit att en annan organisk halvledarbaserad enhet, den organiska ljusemitterande transistorn (OLET), kan dramatiskt öka OLED -effektiviteten eftersom OLET har strukturen på en transistor snarare än en diod. I deras senaste studie, forskarna har skapat OLET som är 10 gånger effektivare än någon tidigare rapporterad OLET, samt mer än dubbelt så effektiv som en optimerad OLED gjord med samma material.
Forskarna, Raffaella Capelli, et al., från Institute for Nanostructured Materials (ISMN) i Bologna, Italien, och Polyera Corporation i Skokie, Illinois, USA, har publicerat sina resultat i ett nyligen utgåva av Naturmaterial .
Som forskarna förklarar, OLED-tekniken är den överlägset mest utvecklade av de två organiska halvledarbaserade enheterna. Men den största nackdelen med att använda OLED för ljusskärmsprogram är att de i själva verket lider av fotonförlust och exciton -släckning. Båda effekterna är ett direkt resultat av strukturen hos OLED:Den elektriska kontaktens och ljusgenereringsområdets nära rumsliga närhet absorberar några utsända fotoner, resulterar i fotonförlust. Liknande, den största släckningseffekten i OLED, kallas exciton-charge-släckning, minskar antalet excitoner, och uppstår på grund av en rumslig överlappning av excitoner och laddningar.
Eftersom OLET har en transistorbaserad struktur, forskare har nyligen letat efter sätt att undertrycka dessa skadliga effekter som finns i OLED -arkitekturen. Än så länge, de har bara lyckats förhindra en typ av släckning som kallas exciton-metallkylning, vilket gjordes genom att flytta det ljusemitterande området längre bort från elektroderna. Dock, övriga effekter kvarstår, så att de bästa OLET bara uppnådde en effektivitet på högst 0,6%.
I den nya studien, forskarna utformade en OLET som kunde undvika fotonförluster och de två typerna av släckning. I demonstrationer, de nya OLET:erna uppnådde effektivitet på 5%. I jämförelse, motsvarande OLED hade effektivitet på bara 0,01%, medan optimerade OLED:er med samma emitterande lager som OLET:erna uppnådde effektivitet på 2,2%, med skillnaden beror på deras diodstruktur. (Även om 2,2% är den högsta rapporterade effektiviteten för OLED baserat på fluorescerande emitter, forskare har nyligen rapporterat OLED baserat på fosforescerande emitterande material med en effektivitet i storleksordningen 20%.)
Forskarna kallar sin nya enhet för ett tri-lager fälteffekt OLET på grund av dess tre organiska halvledande lager:ett topp 15 nm tjockt p-kanalskikt som transporterar hål, ett 40 nm tjockt mellanlager som avger ljus ("excitonbildningszonen"), och ett nedre 7-nm-tjockt n-kanalskikt som transporterar elektroner. I detta upplägg, elektroner och hål rör sig från sina respektive lager till mittskiktet, där excitoner bildas och ljus avges. De tre halvledarskikten är placerade på ett treskiktsunderlag av glas, Indiumtennoxid, och PMMA, och två guldelektroder på toppen kompletterar designen.
Arkitekturen med tre lager erbjuder flera fördelar. För en, de ljusbildande och ljusemitterande områdena är belägna tillräckligt långt bort från elektroderna så att fotonförluster vid elektroderna och exciton-metallkylning förhindras. Också, det ljusemitterande området separeras fysiskt från laddningsflödena, vilket förhindrar exciton-laddningsläckning. Av dessa anledningar, forskarna beskriver trelagret OLET som en ”kontaktlös OLED, ”Där dessa skadliga effekter i grunden förhindras. Förutom dessa förbättringar, forskarna förutspår att effektiviteten hos den nya OLET borde kunna ökas ytterligare med ytterligare justeringar, såsom att minska driftsspänningen och noggrant justera varje del av strukturen.
”Trots nödvändiga tekniska förbättringar, vi tror att våra trelager OLETs representerar en livskraftig väg för att ytterligare öka enhetens effektivitet, ”Capelli, en forskare vid ISMN, berättade PhysOrg.com .
Övergripande, forskarna hoppas att OLET representerar en väg mot att utveckla praktiska organiska ljusemitterande enheter med oöverträffad effektivitet. Enheten kan erbjuda potential för många applikationer, såsom intensiva nanoskala ljuskällor och optoelektroniska system.
”OLET är ett nytt ljusemissionskoncept, tillhandahåller plana ljuskällor som enkelt kan integreras i substrat av olika natur (kisel, glas, plast, papper, etc.) med standard mikroelektroniska tekniker, ”Sa Michele Muccini, en forskare vid ISMN. ”Våra enheter tillhandahåller plana mikrometerstora ljuskällor som kan möjliggöra organiska fotoniska applikationer som integrerad on-chip bio-sensing och högupplöst displayteknik med inbäddad elektronik. Dessutom, Ett långsiktigt perspektiv för OLET kan relateras till förverkligandet av en elektriskt pumpad organisk laser. ”
Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivet eller omfördelat helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.
