Fysikere bruger nanostrukturer til at frigive fotoner til meget effektive hvide OLED'er

Takket være intensiv forskning i de sidste tre årtier, organiske lysemitterende dioder (OLED'er) har støt og godt overvundet elektronikmarkedet-fra OLED-skærme til mobiltelefoner til udrulning af tv-skærme, listen over applikationer er lang.

Aktuel OLED -forskning fokuserer især på at forbedre ydeevnen for hvide OLED'er til belysningselementer såsom loft eller bilindvendig belysning. Disse komponenter er underlagt meget strengere krav med hensyn til stabilitet, vinkelemission og energieffektivitet.

Da lysdioder kun producerer monokromt lys, producenter bruger forskellige additive farveblandingsprocesser til at producere hvidt lys.

Siden den første udvikling af hvide OLED'er i 1990'erne, der er gjort mange bestræbelser på at opnå et afbalanceret hvidt spektrum og høj lyseffektivitet på et praktisk luminansniveau. Imidlertid, den eksterne kvanteeffektivitet (EQE) for hvide OLED'er uden yderligere udkoblingsteknikker kan kun nå 20 til 40 procent i dag. Omkring 20 procent af de genererede lyspartikler (fotoner) forbliver fanget i enhedens glaslag. Årsagen til dette er den totale interne refleksion af partiklerne ved grænsefladen mellem glas og luft. Yderligere fotoner bølges i de organiske lag, mens andre i sidste ende går tabt ved grænsefladen til den øverste metalelektrode.

Talrige tilgange er blevet undersøgt for at udtrække de fangede fotoner fra OLED'er. Et internationalt forskerhold ledet af Dr. Simone Lenk og prof. Sebastian Reineke fra TU Dresden har nu præsenteret en ny metode til frigørelse af lyspartiklerne, offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Naturkommunikation .

Fysikerne introducerer en let, skalerbar og især litografifri metode til frembringelse af kontrollerbare nanostrukturer med retningsbestemt tilfældighed og dimensionel rækkefølge, øger effektiviteten af ​​hvide OLED'er betydeligt. Nanostrukturer fremstilles ved reaktiv ionetsning. Dette har den fordel, at topografien af ​​nanostrukturen specifikt kan kontrolleres ved at justere procesparametrene.

For at forstå de opnåede resultater, forskerne har udviklet en optisk model, der kan bruges til at forklare den øgede effektivitet af OLED'er. Ved at integrere disse nanostrukturer i hvide OLED'er, en ekstern kvanteeffektivitet på op til 76,3% kan opnås.

For Dr. Simone Lenk, den nye metode åbner op for mange nye veje:"Vi havde længe ledt efter en måde at specifikt manipulere nanostrukturer på. Med reaktiv ionetsning, vi har fundet en omkostningseffektiv proces, der kan bruges til store overflader og også er egnet til industriel brug. Fordelen ligger i, at nanostrukturenes periodicitet og højde kan justeres fuldstændigt via procesparametrene, og at der dermed kunne findes en optimal udkoblingsstruktur for hvide OLED'er. Disse kvasi-periodiske nanostrukturer er ikke kun egnede som afkoblingsstrukturer til OLED'er, men har også potentiale for yderligere applikationer inden for optik, biologi og mekanik. "