(PhysOrg.com) -- Già, i diodi organici a emissione di luce (OLED) stanno diventando commercializzati per applicazioni di visualizzazione della luce grazie ai loro vantaggi come i bassi costi di fabbricazione e l'emissione su un'ampia area. Ma gli OLED hanno anche limiti di efficienza intrinseci a causa della loro struttura, che potrebbero limitare il loro sviluppo futuro in termini di luminosità. Ora, un team di ricercatori ha scoperto che un altro dispositivo basato su semiconduttori organici, il transistor organico a emissione di luce (OLET), può aumentare notevolmente l'efficienza degli OLED poiché gli OLET hanno la struttura di un transistor anziché di un diodo. Nel loro recente studio, i ricercatori hanno creato OLET che sono 10 volte più efficienti di qualsiasi OLET precedentemente riportato, oltre a più del doppio dell'efficienza di un OLED ottimizzato realizzato con gli stessi materiali.

I ricercatori, Raffaella Capelli, et al., dell'Istituto per i Materiali Nanostrutturati (ISMN) di Bologna, Italia, e la Polyera Corporation a Skokie, Illinois, STATI UNITI D'AMERICA, hanno pubblicato i loro risultati in un recente numero di Materiali della natura .

Come spiegano i ricercatori, La tecnologia OLED è di gran lunga il più sviluppato dei due dispositivi basati su semiconduttori organici. Ma il più grande svantaggio dell'utilizzo degli OLED per le applicazioni di visualizzazione della luce è che soffrono intrinsecamente della perdita di fotoni e dell'estinzione degli eccitoni. Entrambi gli effetti sono un risultato diretto della struttura degli OLED:la stretta vicinanza spaziale dei contatti elettrici e della regione di generazione della luce fa sì che alcuni fotoni emessi vengano assorbiti, con conseguente perdita di fotoni. Allo stesso modo, il più grande effetto di spegnimento negli OLED, chiamato estinzione della carica di eccitone, riduce il numero di eccitoni, e si verifica a causa di una sovrapposizione spaziale di eccitoni e cariche.

Poiché gli OLET hanno una struttura basata su transistor, i ricercatori hanno recentemente cercato modi per sopprimere questi effetti deleteri inerenti all'architettura OLED. Finora, sono riusciti solo a prevenire un tipo di spegnimento chiamato spegnimento eccitone-metallo, che è stato fatto allontanando l'area di emissione della luce dagli elettrodi. Però, gli altri effetti rimanevano ancora, in modo che i migliori OLET raggiungessero solo un'efficienza non superiore allo 0,6%.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno progettato un OLET che potrebbe evitare le perdite di fotoni ei due tipi di spegnimento. Nelle manifestazioni, i nuovi OLET hanno raggiunto efficienze del 5%. In confronto, gli OLED equivalenti avevano efficienze di appena lo 0,01%, mentre gli OLED ottimizzati con lo stesso strato di emissione degli OLET hanno raggiunto un'efficienza del 2,2%, con la differenza che è dovuta alla loro struttura a diodi. (Sebbene il 2,2% sia la massima efficienza riportata per gli OLED basati su emettitori fluorescenti, i ricercatori hanno recentemente segnalato OLED basati su materiale che emette fosforescente con un'efficienza dell'ordine del 20%.)

I ricercatori chiamano il loro nuovo dispositivo un OLET a effetto di campo a tre strati grazie ai suoi tre strati semiconduttori organici:uno strato superiore del canale p spesso 15 nm che trasporta i fori, uno strato intermedio di 40 nm che emette luce (la "zona di formazione degli eccitoni"), e uno strato inferiore a canale n spesso 7 nm che trasporta gli elettroni. In questo allestimento, gli elettroni e le lacune si spostano dai rispettivi strati allo strato intermedio, dove si formano gli eccitoni e viene emessa la luce. I tre strati semiconduttori sono posizionati su un substrato di vetro a tre strati, ossido di indio e stagno, e PMMA, e due elettrodi d'oro sulla parte superiore completano il design.

L'architettura a tre strati offre diversi vantaggi. Per uno, le regioni di formazione e emissione di luce sono situate abbastanza lontano dagli elettrodi in modo da impedire perdite di fotoni agli elettrodi e l'estinzione del metallo degli eccitoni. Anche, la regione di emissione della luce è fisicamente separata dai flussi di carica, che impedisce l'estinzione della carica di eccitone. Per queste ragioni, i ricercatori descrivono l'OLET a tre strati come un "OLED senza contatto, ” dove questi effetti deleteri sono intrinsecamente prevenuti. Oltre a questi miglioramenti, i ricercatori prevedono che l'efficienza del nuovo OLET dovrebbe essere in grado di aumentare ulteriormente con ulteriori adeguamenti, come diminuire la tensione di esercizio e mettere a punto con attenzione ogni parte della struttura.

“Nonostante i necessari miglioramenti tecnici, riteniamo che i nostri OLET a tre strati rappresentino una via praticabile per aumentare ulteriormente l'efficienza del dispositivo, "Capelli, un ricercatore all'ISMN, detto PhysOrg.com .

Globale, gli scienziati sperano che l'OLET rappresenti un percorso verso lo sviluppo di pratici dispositivi organici a emissione di luce con un'efficienza senza precedenti. Il dispositivo potrebbe offrire il potenziale per molte applicazioni, come sorgenti luminose intense su nanoscala e sistemi optoelettronici.

“L'OLET è un nuovo concetto di emissione luminosa, fornendo sorgenti luminose planari facilmente integrabili in substrati di diversa natura (silicio, bicchiere, plastica, carta, ecc.) utilizzando tecniche microelettroniche standard, ” ha detto Michele Muccini, un ricercatore all'ISMN. “I nostri dispositivi forniscono sorgenti luminose planari di dimensioni micrometriche che potrebbero consentire applicazioni fotoniche organiche come il biorilevamento integrato su chip e la tecnologia di visualizzazione ad alta risoluzione con elettronica incorporata. Inoltre, una prospettiva a lungo termine per gli OLET potrebbe essere correlata alla realizzazione di un laser organico pompato elettricamente”.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Tutti i diritti riservati. Questo materiale non può essere pubblicato, trasmissione, riscritto o ridistribuito in tutto o in parte senza l'espresso permesso scritto di PhysOrg.com.