Los investigadores de UNIST informan de una mejora considerable en el rendimiento de los dispositivos optoelectrónicos basados ​​en polímeros. Publicado en Fotónica de la naturaleza hoy dia, el nuevo material plasmónico, se puede aplicar tanto a diodos emisores de luz de polímero (PLED) como a células solares de polímero (PSC), con récord mundial de alto rendimiento, a través de un proceso sencillo y económico.

Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) informaron hoy de una mejora considerable en el rendimiento de los dispositivos optoelectrónicos basados ​​en polímeros. Corea del Sur. El nuevo material plasmónico, se puede aplicar tanto a diodos emisores de luz de polímero (PLED) como a células solares de polímero (PSC), con récord mundial de alto rendimiento, a través de un proceso sencillo y económico.

Las demandas contrarias de estos dispositivos significan que hay pocas nanopartículas metálicas que pueden mejorar el rendimiento en PLED y PSC al mismo tiempo.

La mayoría de los dispositivos optoelectrónicos semiconductores (DEO), incluyendo fotodiodos, células solares, diodos emisores de luz (LED), y láseres semiconductores, se basan en materiales inorgánicos. Los ejemplos incluyen nitruro de galio para diodos emisores de luz y silicio para células solares.

Debido a la disponibilidad limitada de materias primas y al complejo procesamiento requerido para fabricar DEO basados ​​en materiales inorgánicos, el costo de fabricación del dispositivo está aumentando. Existe un gran interés en los DEO de película fina que se fabrican a partir de semiconductores alternativos.

Entre estos materiales, Los semiconductores orgánicos han recibido mucha atención para su uso en los DEO de próxima generación debido al potencial de fabricación de bajo costo y de gran área utilizando el procesamiento de soluciones.

A pesar de los grandes esfuerzos para desarrollar nuevos materiales y arquitecturas de dispositivos que mejoren el rendimiento de estos dispositivos, se necesitan más mejoras en la eficiencia, antes de que pueda haber un uso y una comercialización generalizados de estas tecnologías.

El material elaborado por el equipo de investigación de UNIST es fácil de sintetizar con equipo básico y tiene procesabilidad en solución a baja temperatura. Esta capacidad de procesamiento de la solución a baja temperatura permite técnicas de producción en masa de rollo a rollo y es adecuada para dispositivos electrónicos impresos.

"Nuestro trabajo es significativo también porque anticipa la realización de dispositivos láser accionados eléctricamente mediante la utilización de nanopartículas de plata con soporte de punto de carbono * (CD-Ag NP) como materiales plasmónicos". dice el profesor Byeong-Su Kim. "El material permite una emisión radiativa significativa y una absorción de luz adicional, lo que lleva a una eficiencia de corriente notablemente mejorada ".

La resonancia de plasma de superficie es una onda electromagnética que se propaga a lo largo de la superficie de una fina capa de metal y la oscilación colectiva de electrones en un sólido o líquido estimulada por la luz incidente. SPR es la base de muchas herramientas estándar para medir la adsorción de materiales en superficies planas de metal (generalmente oro y plata) o en la superficie de nanopartículas metálicas.

El equipo demostró PLED y PSC eficientes mediante la mejora de la resonancia de Plasmon de superficie con NP de CD-Ag. Los PLED lograron una eficiencia de corriente notablemente alta (de 11,65 a 27,16 cd A-1) y una eficiencia luminosa (LE) (de 6,33 a 18,54 lm W-1).

Los PSC producidos de esta manera mostraron una mayor eficiencia de conversión de energía (PCE) (de 7.53 a 8.31%) y eficiencia cuántica interna (IQE) (de 91 a 99% a 460 nm). El LE (18,54 lm W-1) y el IQE (99%) se encuentran entre los valores más altos registrados hasta la fecha en PLED y PSC fluorescentes. respectivamente.

"Estas mejoras significativas en la eficiencia del dispositivo demuestran que los materiales de resonancia Plasmon de superficie constituyen una ruta versátil y eficaz para lograr LED de polímero de alto rendimiento y células solares de polímero". ", dijo el profesor Jin Young Kim." Este enfoque se muestra prometedor como una ruta para la realización de láseres de polímeros accionados eléctricamente ".

Los compañeros investigadores incluyen a Hyosung Choi, Seo-Jin Ko, Yuri Choi, Taehyo Kim, Boram Lee, y el profesor Myung Hoon Song de UNIST, e investigadores de la Universidad Nacional de Chungnam, Universidad Nacional de Pusan, e Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju.

Esta investigación fue apoyada por un programa WCU (Universidad de Clase Mundial) a través de la Fundación de Ciencia e Ingeniería de Corea financiado por el Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología, la Beca de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, el Proyecto de I + D de tecnología sanitaria de Corea, el Ministerio de Salud y Bienestar, Corea y la subvención de Cooperación Internacional del Instituto Coreano de Evaluación y Planificación de Tecnología Energética (KETEP) financiada por el Ministerio de Economía del Conocimiento del gobierno coreano.

* Carbon-dot:los puntos de carbono (CD) consisten en carbono, hidrógeno, y oxígeno con una estructura casi esférica en la que el carbono muestra el carácter de grafito cristalino.