Stabile elektroder til forbedring af trykt elektronik

Forestil dig at eje et fjernsyn med tykkelsen og vægten af ​​et ark papir. Det vil være muligt, en skønne dag, takket være den voksende industri inden for trykt elektronik. Processen, som giver producenter mulighed for bogstaveligt talt at printe eller rulle materialer på overflader for at producere en elektronisk funktionel enhed, bruges allerede i organiske solceller og organiske lysemitterende dioder (OLED'er), der danner displayer på mobiltelefoner.

Selvom denne nye teknologi forventes at vokse med titals milliarder af dollars i løbet af de næste 10 år, en udfordring er at fremstille til lave omkostninger under omgivende forhold. For at skabe lys eller energi ved at injicere eller indsamle elektroner, trykt elektronik kræver ledere, normalt calcium, magnesium eller lithium, med lavt arbejdsfunktion. Disse metaller er kemisk meget reaktive. De oxiderer og holder op med at fungere, hvis de udsættes for ilt og fugt. Det er derfor elektronik i solceller og fjernsyn, for eksempel, skal dækkes med en stiv, tyk barriere, såsom glas eller dyre indkapslingslag.

Imidlertid, i nye fund offentliggjort i tidsskriftet Videnskab, Georgia Tech -forskere har introduceret, hvad der synes at være en universel teknik til at reducere en leders arbejdsfunktion. De spreder et meget tyndt lag af en polymer, cirka en til 10 nanometer tyk, på lederens overflade for at skabe en stærk overfladedipol. Interaktionen gør luftstabile ledere til effektive, elektroder med lavt arbejde.

De kommercielt tilgængelige polymerer kan let behandles fra fortyndede opløsninger i opløsningsmidler, såsom vand og methoxyethanol.

"Disse polymerer er billige, miljøvenlig og kompatibel med eksisterende roll-to-roll masseproduktionsteknikker, "sagde Bernard Kippelen, direktør for Georgia Techs Center for Organic Photonics and Electronics (COPE). "Udskiftning af de reaktive metaller med stabile ledere, herunder ledende polymerer, ændrer fuldstændigt kravene til, hvordan elektronik fremstilles og beskyttes. Deres brug kan bane vejen for lavere omkostninger og mere fleksible enheder. "

For at illustrere den nye metode, Kippelen og hans kammerater vurderede polymerernes ydeevne i organiske tyndfilmstransistorer og OLED'er. De har også bygget en prototype:den første nogensinde, fuldstændig plast solcelle.

"Polymermodifikatoren reducerer arbejdsfunktionen i en lang række ledere, herunder sølv, guld og aluminium, "bemærkede Seth Marder, associeret direktør for COPE og professor på School of Chemistry and Biochemistry. "Processen er også effektiv i gennemsigtige metaloxider og grafen."