Grazie a un'intensa ricerca negli ultimi tre decenni, i diodi organici a emissione di luce (OLED) hanno costantemente conquistato il mercato dell'elettronica, dai display OLED dei telefoni cellulari agli schermi televisivi, l'elenco delle applicazioni è lungo.

L'attuale ricerca sugli OLED si concentra in particolare sul miglioramento delle prestazioni degli OLED bianchi per elementi di illuminazione come l'illuminazione del soffitto o dell'abitacolo. Questi componenti sono soggetti a requisiti molto più severi in termini di stabilità, emissione angolare ed efficienza energetica.

Poiché i diodi emettitori di luce producono solo luce monocromatica, i produttori utilizzano vari processi additivi di miscelazione dei colori per produrre luce bianca.

Dal primo sviluppo degli OLED bianchi negli anni '90, sono stati fatti numerosi sforzi per ottenere uno spettro bianco equilibrato e un'elevata efficienza luminosa a un livello di luminanza pratico. Però, l'efficienza quantistica esterna (EQE) per gli OLED bianchi senza ulteriori tecniche di accoppiamento può oggi raggiungere solo il 20-40 percento. Circa il 20% delle particelle luminose generate (fotoni) rimane intrappolato nello strato di vetro del dispositivo. La ragione di ciò è la riflessione interna totale delle particelle all'interfaccia tra vetro e aria. Ulteriori fotoni sono guidati dalle onde negli strati organici, mentre altri alla fine si perdono nell'interfaccia con l'elettrodo metallico superiore.

Sono stati studiati numerosi approcci per estrarre i fotoni intrappolati dagli OLED. Un team di ricerca internazionale guidato dal Dr. Simone Lenk e dal Prof. Sebastian Reineke della TU Dresden ha ora presentato un nuovo metodo per liberare le particelle di luce, pubblicato sulla rinomata rivista Comunicazioni sulla natura .

I fisici introducono un facile, metodo scalabile e soprattutto esente da litografia per la generazione di nanostrutture controllabili con casualità direzionale e ordine dimensionale, aumentando significativamente l'efficienza degli OLED bianchi. Le nanostrutture sono prodotte mediante attacco ionico reattivo. Questo ha il vantaggio che la topografia delle nanostrutture può essere controllata in modo specifico regolando i parametri di processo.

Per comprendere i risultati ottenuti, gli scienziati hanno sviluppato un modello ottico che può essere utilizzato per spiegare la maggiore efficienza degli OLED. Integrando queste nanostrutture negli OLED bianchi, è possibile ottenere un'efficienza quantica esterna fino al 76,3%.

Per la Dott.ssa Simone Lenk, il nuovo metodo apre numerose nuove strade:"Stavamo cercando un modo per manipolare specificamente le nanostrutture già da molto tempo. Con l'incisione ionica reattiva, abbiamo trovato un processo economico che può essere utilizzato per grandi superfici ed è adatto anche per l'uso industriale. Il vantaggio risiede nel fatto che la periodicità e l'altezza delle nanostrutture possono essere completamente regolate tramite i parametri di processo e che quindi è stata trovata una struttura di accoppiamento ottimale per gli OLED bianchi. Queste nanostrutture quasi periodiche non sono adatte solo come strutture di accoppiamento per OLED, ma hanno anche il potenziale per ulteriori applicazioni in ottica, biologia e meccanica".