Naukowcy z Europy i Japonii wyprodukowali pierwsze polimerowe, organiczne, świecące diody PLED (z ang. Polymer Light-Emitting Diode), które mogą być rozciągane podczas emisji światła.
Naukowcy z Linz Institute for Organic Solar Cells w Austrii skonstruowali diody o grubości 2µm i nazwali je najcieńszymi i najbardziej elastycznymi urządzeniami elektroluminescencyjnymi.
Pomimo tego, że materiały polimerowe mają zaledwie kilkaset nanometrów grubości i mogą emitować światło, to konieczne jest otoczenie ich warstwami o stosunkowo dużych rozmiarach. Diody muszą być montowane na solidnych podłożach. Jako materiał anody zwykle wykorzystywany jest ITO (Indium Tin Oxide – roztwór stały tlenku indu(III) i tlenku cyny(IV)). Jest on przezroczysty dla światła i posiada wysoką pracę wyjścia co sprzyja przemieszczaniu dziur do warstwy polimerowej. Metale takie jak glin i wapń są często wykorzystywane do tworzenia katod, ponieważ posiadają niską pracę wyjścia sprzyjającą wstrzykiwaniu elektronów do warstwy polimerowej.
Produkowane obecnie wyświetlacze OLED również muszą być odporne na działanie czynników atmosferycznych i wodę, dlatego pokrywane ą warstwą ochronną ma wierzchu. Sprawia to, że końcowa grubość diody wynosi ponad 100µm.
PLED to polimerowe organiczne wyświetlacze elektroluminescencyjne wytwarzane w technologii materiałów emitujących światło LEP oparte na polimerach o układach sprzężonych, które w miarę efektywnie przetwarzają energię elektryczną na światło.
Tak wygląda typowa organiczna dioda elektroluminescencyjna.
Badacze wyprodukowali diodę PLED na podłożu z folii PET o grubości 1.4µm. “To taka sama folia jak w balonach napełnianych helem, tylko dużo cieńsza” – powiedział Matthew White, naukowiec z Linz.
Osadzanie materiału PLED jest niezwykle trudne na tak cienkich warstwach, dlatego Austriacy zaprosili do współpracy naukowców z University of Tokyo. Zepołowi prowadzonemu przez doktora Takao Someya udało się osadzić warstwę PLED korzystając z oddziaływań van der Waalsa. Pokrycie podłoża w taki sposób umożliwia łatwe usunięcie warstwy (siły van der Waalsa są stosunkowo nieduże).
Naukowcy zamienili anodę z ITO na elektrodę polimerową i wytworzyli stabilną w warunkach temperatury pokojowej, emitującą czerwone światło diodę. Uzyskali jasność na poziomie 100 cd/m-2. Materiał jest tak cienki, ponieważ badacze zrezygnowali z wierzchniej warstw ochronnej. Niestety diody w warunkach pokojowych pracowały tylko kilka godzin.
Uczeni wykorzystali fakt wyjątkowo małej grubości i nakleili diody na taśmy elastomerowe. Nastepnie wykonali serię testów, które polegały na rozciąganiu i ściskaniu materiału. Badania nie wykazały żadnych uszkodzeń urządzeń, a dioda ciągle świeciła.
Cienkie diody PLED mogą być wykorzystane przy produkcji optoelektronicznych ekranów. Mogą pracować jako wolnostojące, cienkie, odporne na odkształcenia ekrany. Ponadto mogą być umieszczane na każdej powierzchni – sztywnej lub elastycznej. Ultracienkie folie emitujące światło stanowią ważny krok w kierunku integracji ekranów z tkaninami i sztuczną skórą.
Źródło:
[1] Ultrathin, highly flexible and stretchable PLEDs. Matthew S. White, Martin Kaltenbrunner, Eric D. Głowacki, Kateryna Gutnichenko, Gerald Kettlgruber, Ingrid Graz, Safae Aazou, Christoph Ulbricht, Daniel A. M. Egbe, Matei C. Miron, Zoltan Major, Markus C. Scharber, Tsuyoshi Sekitani, Takao Someya, Siegfried Bauer & Niyazi Serdar Sariciftci Nature Photonics (2013) doi:10.1038/nphoton.2013.188
[2] http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/
nphoton.2013.188.html | 08.08.2013
[3] http://tnij.org/pled_diody | 08.08.2013
[4] OLED EarlyProduct by meharris, Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0