Um teste de diodo orgânico emissor de luz (OLED) incorporando camadas espessas de perovskita híbrida emite luz verde. Pesquisadores da Universidade de Kyushu projetaram o dispositivo para ter camadas espessas de perovskita em torno de uma camada emissora orgânica, resultando em uma espessura total das camadas ativas que é aproximadamente 20 vezes maior do que os OLEDs tradicionais. O uso de camadas mais espessas pode facilitar as restrições de fabricação e melhorar o ângulo de visão. Tal abordagem era impraticável apenas com camadas orgânicas por causa de sua resistência elétrica extremamente alta, então os pesquisadores se voltaram para perovskitas, que pode ser altamente condutivo e transparente, ao mesmo tempo que é compatível com produtos orgânicos e fabricado a partir de materiais iniciais de baixo custo. Crédito:William J. Potscavage Jr., Universidade Kyushu
Ao combinar finas camadas orgânicas com espessas camadas de perovskita híbrida, pesquisadores da Universidade de Kyushu, no Japão, desenvolveram diodos emissores de luz orgânicos com micrômetros de espessura que podem melhorar a acessibilidade e os ângulos de visão de telas e televisões de alto desempenho em um futuro próximo.
Diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) usam camadas de moléculas orgânicas para converter eletricidade em luz com eficiência. As moléculas, embora grandes emissores, geralmente são condutores elétricos ruins, então o nome do jogo era fino - como em 100 nm, ou cerca de 1/500 da espessura de um cabelo humano. Somente usando essas camadas finas a eletricidade pode chegar facilmente onde a emissão ocorre no meio dos dispositivos.
Embora camadas extremamente finas se beneficiem da necessidade de apenas uma pequena quantidade de material, o uso de tais filmes finos complica a fabricação confiável de milhões de pixels, uma vez que defeitos extremamente pequenos podem causar falha do dispositivo. Além disso, a luz refletida entre a frente e o verso das camadas finas geralmente resulta em interações - chamadas de efeitos de cavidade - que distorcem levemente a cor da emissão em grandes ângulos de visão.
Assim, o desafio tem sido tornar os dispositivos mais grossos, evitando as desvantagens dos orgânicos. Para fazer isso, pesquisadores da Universidade de Kyushu recorreram a uma classe alternativa de materiais chamados perovskitas, que são definidos por sua estrutura cristalina distinta.
"Embora as perovskitas tenham atraído recentemente uma grande quantidade de atenção como camadas absorventes de luz nas células solares, algumas perovskitas são realmente transparentes, embora também sejam altamente condutoras, "diz Toshinori Matsushima, professor associado do Instituto Internacional para Pesquisa de Energia Neutra em Carbono da Universidade de Kyushu e pesquisador principal no Natureza jornal anunciando os novos resultados.
Pesquisadores da Universidade de Kyushu desenvolveram diodos emissores de luz orgânicos espessos (OLEDs) para facilitar as restrições de fabricação e melhorar os ângulos de visão. A camada emissora orgânica continha moléculas que apresentam fosforescência eficiente ou fluorescência retardada termicamente ativada (TADF). Camadas de perovskita de haleto metálico, que são transparentes e transportam eletricidade facilmente, foram colocados em ambos os lados da camada orgânica. Os OLEDs com micrômetros de espessura tiveram eficiências quânticas externas muito altas de até 40%. Os espectros de emissão foram independentes dos ângulos de visão para OLEDs com espessura de perovskita apropriada, contribuindo para telas OLED sem distorção da cor de emissão em vários ângulos de visão. Crédito:Toshinori Matsushima, Universidade Kyushu
"Além disso, perovskitas com base em uma mistura de componentes orgânicos e inorgânicos podem ser processados a partir de materiais de partida de baixo custo usando os mesmos processos de fabricação dos orgânicos, fazendo perovskitas e orgânicos uma combinação perfeita. "
Em seus dispositivos, os pesquisadores imprensaram uma camada emissora de moléculas normalmente usadas em OLEDs entre camadas de perovskita com uma espessura total de 2, 000 nm. Os dispositivos resultantes têm camadas ativas que são 10 vezes mais grossas do que os OLEDs típicos - embora ainda tenham uma fração da largura de um cabelo humano.
Os dispositivos grossos exibiram eficiências semelhantes às dos OLEDs finos de referência, embora também tivessem a mesma cor em todos os ângulos de visão. Por outro lado, Os OLEDs baseados em camadas orgânicas espessas não emitiam luz em tensões operacionais semelhantes.
"Esses resultados derrubam 30 anos de pensamento de que os OLEDs são limitados a filmes finos e abrem novos caminhos para o baixo custo, de confiança, e fabricação uniforme de visores baseados em OLED e iluminação, "diz o Prof. Chihaya Adachi, diretor do Centro de Fotônica Orgânica e Pesquisa Eletrônica da Universidade de Kyushu.
Embora os pesquisadores também tenham tentado usar perovskitas diretamente como emissores de luz, a vida útil dos dispositivos tem sido curta até agora. Ao manter o processo de emissão nos materiais orgânicos e usar perovskitas apenas para o transporte de eletricidade, a equipe de Kyushu alcançou vidas úteis semelhantes para dispositivos grossos e OLEDs de referência.
“Com base neste trabalho, perovskitas serão vistos sob uma nova luz como versáteis, materiais de alto desempenho para funções de apoio não apenas em OLEDs, mas também em outros dispositivos eletrônicos orgânicos, como lasers, dispositivos de memória, e sensores, "prevê Adachi.
