Un diodo organico a emissione di luce (OLED) che incorpora spessi strati di perovskite ibrida emette luce verde. I ricercatori dell'Università di Kyushu hanno progettato il dispositivo per avere spessi strati di perovskite che circondano uno strato di emettitore organico, risultando in uno spessore complessivo degli strati attivi che è circa 20 volte quello degli OLED tradizionali. L'uso di strati più spessi può alleviare i vincoli di produzione e migliorare l'angolo di visione. Un tale approccio era impraticabile con solo strati organici a causa della loro resistenza elettrica estremamente elevata, così i ricercatori si sono rivolti alle perovskiti, che può essere altamente conduttivo e trasparente pur essendo compatibile con i prodotti organici e fabbricato con materiali di partenza a basso costo. Credito:William J. Potscavage Jr., Università di Kyushu
Combinando sottili strati organici con spessi strati di perovskite ibrida, i ricercatori dell'Università di Kyushu in Giappone hanno sviluppato diodi organici a emissione di luce dello spessore di un micrometro che potrebbero migliorare l'accessibilità e gli angoli di visualizzazione di schermi e televisori ad alte prestazioni nel prossimo futuro.
I diodi organici a emissione di luce (OLED) utilizzano strati di molecole organiche per convertire in modo efficiente l'elettricità in luce. Le molecole, sebbene grandi emettitori, sono generalmente pessimi conduttori elettrici, quindi il nome del gioco è stato sottile, come in 100 nm, o circa 1/500 dello spessore di un capello umano. Solo utilizzando strati così sottili l'elettricità può raggiungere facilmente il punto in cui avviene l'emissione nel mezzo dei dispositivi.
Mentre gli strati estremamente sottili beneficiano della necessità di una piccola quantità di materiale, l'uso di tali film sottili complica la fabbricazione affidabile di milioni di pixel poiché difetti estremamente piccoli possono causare guasti al dispositivo. Per di più, la luce che si riflette tra la parte anteriore e quella posteriore degli strati sottili spesso provoca interazioni, chiamate effetti cavità, che distorcono leggermente il colore di emissione ad ampi angoli di visualizzazione.
Così, la sfida è stata quella di rendere i dispositivi più spessi evitando gli inconvenienti dei prodotti organici. Per fare questo, i ricercatori dell'Università di Kyushu si sono rivolti a una classe alternativa di materiali chiamati perovskiti, che sono definiti dalla loro struttura cristallina distinta.
"Sebbene le perovskiti abbiano recentemente attirato un'enorme attenzione come strati che assorbono la luce nelle celle solari, alcune perovskiti sono in realtà trasparenti pur essendo altamente conduttive, "dice Toshinori Matsushima, professore associato dell'International Institute for Carbon-Neutral Energy Research presso la Kyushu University e capo ricercatore sul Natura carta che annuncia i nuovi risultati.
I ricercatori dell'Università di Kyushu hanno sviluppato diodi organici a emissione di luce (OLED) per ridurre i vincoli di produzione e migliorare gli angoli di visualizzazione. Lo strato di emissione organica conteneva molecole che mostrano un'efficiente fosforescenza o una fluorescenza ritardata attivata termicamente (TADF). Strati di perovskite agli alogenuri metallici, che sono trasparenti e trasportano facilmente elettricità, sono stati posti su entrambi i lati dello strato organico. Gli OLED di spessore micrometrico avevano efficienze quantistiche esterne molto elevate, fino al 40%. Gli spettri di emissione erano indipendenti dagli angoli di visualizzazione per gli OLED con uno spessore di perovskite appropriato, contribuendo ai display OLED senza distorsioni del colore di emissione a vari angoli di visualizzazione. Credito:Toshinori Matsushima, Università di Kyushu
"Inoltre, le perovskiti basate su una miscela di componenti organici e inorganici possono essere lavorate da materiali di partenza a basso costo utilizzando gli stessi processi di fabbricazione delle sostanze organiche, rendendo perovskiti e sostanze organiche una combinazione perfetta."
Nei loro dispositivi, i ricercatori hanno inserito uno strato emettitore di molecole tipicamente utilizzate negli OLED tra strati di perovskite con uno spessore totale di 2, 000 miglia nautiche. I dispositivi risultanti hanno strati attivi 10 volte più spessi dei tipici OLED, anche se ancora una frazione della larghezza di un capello umano.
I dispositivi spessi hanno mostrato efficienze simili a quelle degli OLED sottili di riferimento, pur avendo lo stesso colore da ogni angolo di visione. D'altra parte, Gli OLED basati su strati organici spessi non emettevano luce a tensioni operative simili.
"Questi risultati ribaltano 30 anni di pensiero secondo cui gli OLED sono limitati a film sottili e aprono nuove strade a basso costo, affidabile, e fabbricazione uniforme di display e illuminazione basati su OLED, " dice il Prof. Chihaya Adachi, direttore del Centro per la fotonica organica e la ricerca elettronica dell'Università di Kyushu.
Mentre i ricercatori hanno anche tentato di utilizzare le perovskiti direttamente come emettitori di luce, la durata dei dispositivi è stata finora breve. Mantenendo il processo di emissione nei materiali organici e utilizzando le perovskiti solo per il trasporto di elettricità, il team di Kyushu ha raggiunto durate simili sia per i dispositivi spessi che per gli OLED di riferimento.
"Sulla base di questo lavoro, le perovskiti saranno viste sotto una nuova luce in quanto versatili, materiali ad alte prestazioni per ruoli di supporto non solo negli OLED ma anche in altri dispositivi elettronici organici, come laser, dispositivi di memoria, e sensori, "predice Adachi.
