(PhysOrg.com) - Ya, Los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) se están comercializando para aplicaciones de visualización de luz debido a sus ventajas, como los bajos costos de fabricación y la emisión de grandes áreas. Pero los OLED también tienen limitaciones de eficiencia intrínsecas debido a su estructura, lo que podría limitar su desarrollo futuro en términos de brillo. Ahora, un equipo de investigadores ha descubierto que otro dispositivo orgánico basado en semiconductores, el transistor orgánico emisor de luz (OLET), puede aumentar drásticamente la eficiencia de los OLED, ya que los OLET tienen la estructura de un transistor en lugar de un diodo. En su estudio reciente, los investigadores han creado OLET que son 10 veces más eficientes que cualquier OLET informado anteriormente, así como más del doble de eficiente que un OLED optimizado fabricado con los mismos materiales.

Los investigadores, Raffaella Capelli, et al., del Instituto de Materiales Nanoestructurados (ISMN) de Bolonia, Italia, y la Corporación Polyera en Skokie, Illinois, ESTADOS UNIDOS, han publicado sus resultados en un número reciente de Materiales de la naturaleza .

Como explican los investigadores, La tecnología OLED es, con mucho, la más desarrollada de los dos dispositivos orgánicos basados ​​en semiconductores. Pero el mayor inconveniente de usar OLED para aplicaciones de visualización de luz es que, intrínsecamente, sufren pérdida de fotones y extinción de excitones. Ambos efectos son un resultado directo de la estructura de los OLED:la proximidad espacial cercana de los contactos eléctricos y la región de generación de luz hace que algunos fotones emitidos sean absorbidos, resultando en la pérdida de fotones. Similar, el mayor efecto de extinción en OLED, llamado extinción de carga de excitón, reduce el número de excitones, y ocurre debido a una superposición espacial de excitones y cargas.

Debido a que los OLET tienen una estructura basada en transistores, Recientemente, los investigadores han estado buscando formas de suprimir estos efectos deletéreos inherentes a la arquitectura OLED. Hasta aquí, solo han logrado prevenir un tipo de extinción llamado extinción de excitón-metal, lo cual se hizo moviendo el área emisora ​​de luz más lejos de los electrodos. Sin embargo, los otros efectos aún permanecieron, de modo que los mejores OLET solo lograron una eficiencia de no más del 0,6%.

En el nuevo estudio, los investigadores diseñaron un OLET que podría evitar las pérdidas de fotones y los dos tipos de extinción. En demostraciones, los nuevos OLET lograron eficiencias del 5%. En comparación, OLED equivalentes tenían eficiencias de solo 0.01%, mientras que los OLED optimizados con la misma capa de emisión que los OLET lograron eficiencias del 2,2%, con la diferencia debida a su estructura de diodos. (Aunque el 2,2% es la eficiencia más alta reportada para OLED basados ​​en emisores fluorescentes, Los investigadores han informado recientemente sobre OLEDs basados ​​en material emisor de fosforescentes con una eficiencia del orden del 20%).

Los investigadores llaman a su nuevo dispositivo OLET de efecto de campo de tres capas debido a sus tres capas orgánicas semiconductoras:una capa superior de canal p de 15 nm de espesor que transporta agujeros, una capa intermedia de 40 nm de espesor que emite luz (la "zona de formación de excitones"), y una capa inferior de canal n de 7 nm de espesor que transporta electrones. En esta configuración, los electrones y los huecos se mueven desde sus respectivas capas a la capa media, donde se forman los excitones y se emite luz. Las tres capas de semiconductores se colocan sobre un sustrato de vidrio de tres capas, óxido de indio y estaño, y PMMA, y dos electrodos de oro en la parte superior completan el diseño.

La arquitectura de tres capas ofrece varias ventajas. Para uno, las regiones de formación de luz y emisora ​​de luz están ubicadas lo suficientemente lejos de los electrodos de modo que se eviten las pérdidas de fotones en los electrodos y la extinción del excitón-metal. También, la región emisora ​​de luz está físicamente separada de los flujos de carga, que previene la extinción de la carga de excitones. Por estas razones, los investigadores describen el OLET de tres capas como un "OLED sin contacto, ”Donde estos efectos deletéreos se previenen intrínsecamente. Además de estas mejoras, los investigadores predicen que la eficiencia del nuevo OLET debería poder incrementarse aún más con más ajustes, como disminuir el voltaje de funcionamiento y ajustar cuidadosamente cada parte de la estructura.

“A pesar de las mejoras técnicas necesarias, Creemos que nuestros OLET de tres capas representan una ruta viable para aumentar aún más la eficiencia del dispositivo, ”Capelli, investigador del ISMN, dicho PhysOrg.com .

En general, los científicos esperan que el OLET represente una ruta hacia el desarrollo de dispositivos emisores de luz orgánicos prácticos con una eficiencia sin precedentes. El dispositivo podría ofrecer el potencial para muchas aplicaciones, como fuentes de luz intensas a nanoescala y sistemas optoelectrónicos.

“El OLET es un nuevo concepto de emisión de luz, proporcionando fuentes de luz planas que se pueden integrar fácilmente en sustratos de diferentes naturalezas (silicio, vidrio, el plastico, papel, etc.) utilizando técnicas microelectrónicas estándar, "Dijo Michele Muccini, investigador del ISMN. “Nuestros dispositivos proporcionan fuentes de luz planas del tamaño de un micrómetro que pueden permitir aplicaciones fotónicas orgánicas como la biodetección integrada en el chip y la tecnología de visualización de alta resolución con electrónica integrada. Es más, una perspectiva a largo plazo para los OLET podría estar relacionada con la realización de un láser orgánico bombeado eléctricamente ”.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Reservados todos los derechos. Este material puede no ser publicado, transmisión, reescrito o redistribuido total o parcialmente sin el permiso expreso por escrito de PhysOrg.com.