Un diodo emisor de luz orgánico de prueba (OLED) que incorpora capas gruesas de perovskita híbrida emite luz verde. Investigadores de la Universidad de Kyushu diseñaron el dispositivo para que tuviera capas gruesas de perovskita alrededor de una capa emisora orgánica. dando como resultado un grosor total de las capas activas que es aproximadamente 20 veces mayor que el de los OLED tradicionales. El uso de capas más gruesas puede aliviar las limitaciones de fabricación y mejorar el ángulo de visión. Este enfoque no era práctico con solo capas orgánicas debido a su resistencia eléctrica extremadamente alta, entonces los investigadores recurrieron a las perovskitas, que puede ser altamente conductivo y transparente al mismo tiempo que es compatible con orgánicos y fabricado a partir de materiales de partida de bajo costo. Crédito:William J. Potscavage Jr., Universidad de Kyushu
Al combinar capas orgánicas delgadas con capas gruesas de perovskita híbrida, Investigadores de la Universidad de Kyushu en Japón han desarrollado diodos emisores de luz orgánicos de un espesor de un micrómetro que podrían mejorar la asequibilidad y los ángulos de visión de las pantallas y televisores de alto rendimiento en un futuro próximo.
Los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) utilizan capas de moléculas orgánicas para convertir de manera eficiente la electricidad en luz. Las moléculas, aunque grandes emisores, son generalmente malos conductores eléctricos, por lo que el nombre del juego ha sido escaso, como en 100 nm, o aproximadamente 1/500 del grosor de un cabello humano. Solo mediante el uso de capas tan delgadas, la electricidad puede llegar fácilmente a donde se produce la emisión en el medio de los dispositivos.
Si bien las capas extremadamente delgadas se benefician de necesitar solo una pequeña cantidad de material, El uso de películas tan delgadas complica la fabricación confiable de millones de píxeles, ya que defectos extremadamente pequeños pueden causar fallas en el dispositivo. Es más, la luz que se refleja entre el frente y la parte posterior de las capas delgadas a menudo da como resultado interacciones, llamadas efectos de cavidad, que distorsionan ligeramente el color de emisión en ángulos de visión grandes.
Por lo tanto, el desafío ha sido hacer los dispositivos más gruesos evitando los inconvenientes de los orgánicos. Para hacer esto, investigadores de la Universidad de Kyushu recurrieron a una clase alternativa de materiales llamados perovskitas, que se definen por su estructura cristalina distinta.
"Aunque las perovskitas han atraído recientemente una gran cantidad de atención como capas absorbentes de luz en las células solares, Algunas perovskitas son realmente transparentes y al mismo tiempo son altamente conductoras. "dice Toshinori Matsushima, profesor asociado del Instituto Internacional para la Investigación de Energía Neutra en Carbono de la Universidad de Kyushu e investigador principal de la Naturaleza papel que anuncia los nuevos resultados.
Investigadores de la Universidad de Kyushu desarrollaron diodos emisores de luz orgánicos gruesos (OLED) para aliviar las limitaciones de fabricación y mejorar los ángulos de visión. La capa de emisión orgánica contenía moléculas que muestran una fosforescencia eficaz o una fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF). Capas de perovskita de halogenuros metálicos, que son transparentes y transportan electricidad fácilmente, se colocaron a ambos lados de la capa orgánica. Los OLED de un micrómetro de espesor tenían eficiencias cuánticas externas muy altas de hasta el 40%. Los espectros de emisión eran independientes de los ángulos de visión de los OLED con el espesor de perovskita adecuado, contribuyendo a las pantallas OLED sin distorsión del color de emisión en varios ángulos de visión. Crédito:Toshinori Matsushima, Universidad de Kyushu
"Además, las perovskitas basadas en una mezcla de componentes orgánicos e inorgánicos se pueden procesar a partir de materiales de partida de bajo costo utilizando los mismos procesos de fabricación que para los orgánicos, haciendo que las perovskitas y los orgánicos sean una combinación perfecta ".
En sus dispositivos los investigadores interpusieron una capa emisora de moléculas que se utilizan normalmente en los OLED entre capas de perovskita con un espesor total de 2, 000 nm. Los dispositivos resultantes tienen capas activas que son 10 veces más gruesas que los OLED típicos, aunque siguen siendo una fracción del ancho de un cabello humano.
Los dispositivos gruesos exhibieron eficiencias similares a las de los OLED delgados de referencia, al mismo tiempo que tenían el mismo color desde todos los ángulos de visión. Por otra parte, Los OLED basados en capas orgánicas gruesas no emitían luz a voltajes operativos similares.
"Estos resultados anulan 30 años de pensamiento de que los OLED se limitan a películas delgadas y abren nuevos caminos para el bajo costo, de confianza, y fabricación uniforme de pantallas e iluminación basadas en OLED, "dice el profesor Chihaya Adachi, director del Centro de Investigación en Electrónica y Fotónica Orgánica de la Universidad de Kyushu.
Si bien los investigadores también han intentado usar perovskitas directamente como emisores de luz, la vida útil de los dispositivos ha sido corta hasta ahora. Manteniendo el proceso de emisión en los materiales orgánicos y usando perovskitas solo para transportar electricidad, el equipo de Kyushu logró una vida útil similar tanto para dispositivos gruesos como para OLED de referencia.
"Basado en este trabajo, las perovskitas se verán bajo una nueva luz como versátiles, materiales de alto rendimiento para funciones de apoyo no solo en OLED sino también en otros dispositivos electrónicos orgánicos, como los láseres, dispositivos de memoria, y sensores, "predice Adachi.
