Nye OLET'er udsender lys mere effektivt end tilsvarende OLED'er

(PhysOrg.com) - Allerede, organiske lysemitterende dioder (OLED'er) er ved at blive kommercialiseret til lysdisplayapplikationer på grund af deres fordele såsom lave fabrikationsomkostninger og store arealemissioner. Men OLED'er har også iboende effektivitetsbegrænsninger på grund af deres struktur, hvilket kan begrænse deres fremtidige udvikling med hensyn til lysstyrke. Nu, et team af forskere har fundet ud af, at en anden organisk halvlederbaseret enhed, den organiske lysemitterende transistor (OLET), kan dramatisk øge OLED'ernes effektivitet, da OLET'er har strukturen som en transistor frem for en diode. I deres seneste undersøgelse, forskerne har skabt OLET'er, der er 10 gange mere effektive end nogen tidligere rapporteret OLET, samt mere end dobbelt så effektiv som en optimeret OLED lavet med de samme materialer.

Forskerne, Raffaella Capelli, et al., fra Institute for Nanostructured Materials (ISMN) i Bologna, Italien, og Polyera Corporation i Skokie, Illinois, USA, har offentliggjort deres resultater i et nylig nummer af Naturmaterialer .

Som forskerne forklarer, OLED-teknologien er langt den mest udviklede af de to organiske halvlederbaserede enheder. Men den største ulempe ved at bruge OLED'er til lysdisplayapplikationer er, at de i sagens natur lider af foton tab og exciton -slukning. Begge effekter er et direkte resultat af OLED-strukturen:Den elektriske kontakters og lysgenererings nære rumlige nærhed får nogle udsendte fotoner til at blive absorberet, resulterer i foton tab. Tilsvarende den største slukningseffekt i OLED'er, kaldes exciton-charge-quenching, reducerer antallet af excitoner, og opstår på grund af en rumlig overlapning af excitoner og ladninger.

Fordi OLET'er har en transistorbaseret struktur, forskere har for nylig ledt efter måder at undertrykke disse skadelige effekter, der er forbundet med OLED -arkitekturen. Indtil nu, de har kun formået at forhindre en type quenching kaldet exciton-metal quenching, hvilket blev gjort ved at flytte det lysemitterende område længere væk fra elektroderne. Imidlertid, de andre effekter var stadig tilbage, så de bedste OLET'er kun opnåede en effektivitet på højst 0,6%.

I den nye undersøgelse, forskerne designede en OLET, der kunne undgå foton tab og de to typer slukning. I demonstrationer, de nye OLET'er opnåede effektiviteter på 5%. Sammenlignet med, ækvivalente OLED'er havde en effektivitet på kun 0,01%, mens optimerede OLED'er med det samme emitterende lag som OLET'erne opnåede effektiviteter på 2,2%, med forskellen på grund af deres diode struktur. (Selvom 2,2% er den højeste rapporterede effektivitet for OLED'er baseret på fluorescerende emittere, forskere har for nylig rapporteret OLED'er baseret på fosforescerende emitterende materiale med en effektivitet i størrelsesordenen 20%.)

Forskerne kalder deres nye enhed en trelags felteffekt OLET på grund af dens tre organiske halvledende lag:et top 15 nm tykt p-kanallag, der transporterer huller, et 40 nm tykt mellemlag, der udsender lys ("excitondannelseszonen"), og et bundt 7 nm tykt n-kanals lag, der transporterer elektroner. I denne opsætning, elektroner og huller bevæger sig fra deres respektive lag til det midterste lag, hvor excitoner dannes og lys udsendes. De tre halvlederlag er placeret på et trelags substrat af glas, indium tinoxid, og PMMA, og to guldelektroder på toppen fuldender designet.

Trilayer -arkitekturen giver flere fordele. For en, lysdannelses- og lysemitterende områder er placeret langt nok væk fra elektroderne, så fotonstab ved elektroderne og exciton-metal-quenching forhindres. Også, det lysemitterende område er fysisk adskilt fra ladningsstrømmene, som forhindrer quitning af exciton-ladning. Af disse grunde, forskerne beskriver trelaget OLET som en "kontaktløs OLED, ”Hvor disse skadelige virkninger iboende forhindres. Ud over disse forbedringer, forskerne forudser, at effektiviteten af ​​den nye OLET burde kunne øges endnu mere med yderligere justeringer, såsom at reducere driftsspændingen og omhyggeligt justere alle dele af strukturen.

”På trods af de nødvendige tekniske forbedringer, vi mener, at vores trelags OLET'er repræsenterer en levedygtig rute for at øge enhedens effektivitet endnu mere, ”Capelli, en forsker ved ISMN, fortalt PhysOrg.com .

Samlet set, forskerne håber, at OLET repræsenterer en rute mod at udvikle praktiske organiske lysemitterende enheder med en hidtil uset effektivitet. Enheden kan tilbyde potentialet til mange applikationer, såsom intense nanoskala lyskilder og optoelektroniske systemer.

“OLET er et nyt lysemissionskoncept, tilvejebringe plane lyskilder, der let kan integreres i substrater af forskellig art (silicium, glas, plast, papir, osv.) ved hjælp af standard mikroelektroniske teknikker, ”Sagde Michele Muccini, en forsker ved ISMN. "Vores enheder leverer lyskilder i plan mikrometerstørrelse, der muliggør organiske fotoniske applikationer som integreret on-chip bio-sensing og skærmteknologi med høj opløsning med integreret elektronik. I øvrigt, et langsigtet perspektiv for OLET'er kunne relateres til realiseringen af ​​en elektrisk pumpet organisk laser. "

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omfordelt helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.