UNIST-forskare rapporterar betydande förbättringar av enhetsprestanda för polymerbaserade optoelektroniska enheter. Publicerad i Nature Photonics i dag, det nya plasmoniska materialet, kan appliceras på både polymera ljusemitterande dioder (PLED) och polymera solceller (PSC), med högpresterande världsrekord, genom en enkel och billig process.
Betydande förbättringar av enhetens prestanda för polymerbaserade optoelektroniska enheter rapporteras idag av forskare från Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Sydkorea. Det nya plasmoniska materialet, kan appliceras på både polymera ljusemitterande dioder (PLED) och polymera solceller (PSC), med högpresterande världsrekord, genom en enkel och billig process.
De motsatta kraven på dessa enheter innebär att det finns få metallnanopartiklar som kan förbättra prestanda i PLED och PSC samtidigt.
De flesta halvledande optoelektroniska enheter (OED), inklusive fotodioder, solceller, lysdioder (lysdioder), och halvledarlasrar, är baserade på oorganiska material. Exempel inkluderar galliumnitrid för ljusemitterande dioder och kisel för solceller.
På grund av den begränsade tillgången på råvaror och den komplexa bearbetning som krävs för att tillverka OED baserat på oorganiska material, kostnaden för tillverkning av enheter ökar. Det finns ett stort intresse för tunnfilms-OED som tillverkas av alternativa halvledare.
Bland dessa material, organiska halvledare har fått stor uppmärksamhet för användning i nästa generations OED på grund av potentialen för lågkostnad och stor yta med lösningsbearbetning.
Trots omfattande ansträngningar för att utveckla nya material och enhetsarkitekturer som förbättrar prestandan för dessa enheter, ytterligare effektivitetsförbättringar behövs, innan det kan bli utbredd användning och kommersialisering av denna teknik.
Materialet som framställts av UNIST-forskargruppen är lätt att syntetisera med grundutrustning och har lågtemperaturlösningsbearbetbarhet. Denna bearbetningsförmåga med låg temperatur möjliggör rullproduktionsteknik och är lämplig för tryckta elektroniska enheter.
"Vårt arbete är viktigt också för att det förutser realiseringen av elektriskt drivna laserenheter genom att använda koldioxid*-stödda silvernanopartiklar (CD-Ag NP) som plasmoniska material." säger professor Byeong-Su Kim. "Materialet tillåter betydande strålningsemissioner och ytterligare ljusabsorption, vilket leder till anmärkningsvärt förbättrad strömeffektivitet. "
Ytplasmonresonans är en elektromagnetisk våg som sprider sig längs ytan av ett tunt metallskikt och den kollektiva svängningen av elektroner i ett fast ämne eller vätska som stimuleras av infallande ljus. SPR är grunden för många standardverktyg för att mäta adsorption av material på plan metall (vanligtvis guld och silver) eller på ytan av metallnanopartiklar.
Teamet demonstrerade effektiva PLED och PSC med hjälp av ytplasmonresonansförbättring med CD-Ag NPs. PLED uppnådde en anmärkningsvärt hög strömeffektivitet (från 11,65 till 27,16 cd A-1) och ljuseffektivitet (LE) (från 6,33 till 18,54 lm W-1).
PSC producerade på detta sätt visade förbättrad effektomvandlingseffektivitet (PCE) (från 7,53 till 8,31%) och intern kvanteffektivitet (IQE) (från 91 till 99% vid 460 nm). LE (18,54 lm W-1) och IQE (99%) är bland de högsta värden som hittills rapporterats i fluorescerande PLED och PSC, respektive.
"Dessa betydande förbättringar av enhetens effektivitet visar att ytor Plasmon -resonansmaterial utgör en mångsidig och effektiv väg för att uppnå högpresterande polymer -lysdioder och polymersolceller, "sade professor Jin Young Kim." Detta tillvägagångssätt visar löften som en väg för förverkligandet av elektriskt drivna polymerlasrar. "
Medforskarna inkluderar Hyosung Choi, Seo-Jin Ko, Yuri Choi, Taehyo Kim, Boram Lee, och Prof. Myung Hoon Song från UNIST, och forskare från Chungnam National University, Pusan National University, och Gwangju Institute of Science and Technology.
Denna forskning stöddes av ett WCU -program (World Class University) genom Korea Science and Engineering Foundation finansierat av utbildningsministeriet, Vetenskap och teknologi, National Research Foundation of Korea Grant, Korea Healthcare Technology R&D Project, ministeriet för hälsa och välfärd, Korea och det internationella samarbetet mellan Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) som finansieras av den koreanska regeringsdepartementet för kunskapsekonomi.
*Carbon-dot:Carbon dots (CD-skivor) består av kol, väte, och syre med en kvasisfärisk struktur där kolet visar karaktären av kristallin grafit.
