p É bem conhecido que LEDs e transistores não devem ser conectados em paralelo, pois pequenas diferenças na resistência podem levar a um fluxo de corrente desequilibrado. Este efeito fica ainda mais forte se os dispositivos aquecerem à medida que sua resistência muda com a temperatura. Para LEDs orgânicos (OLEDs), este é um grande problema:cada painel de iluminação OLED de grande área pode ser entendido como uma conexão paralela de vários pequenos OLEDs individuais. Como consequência, esses dispositivos mostram emissão de luz não homogênea se aquecerem. Um fenômeno que tem sido observado por pesquisadores e também por empresas industriais nos últimos anos, é uma saturação de brilho que ocorre mesmo que a corrente total aplicada seja continuamente aumentada. p Agora, uma equipe de pesquisadores da TU Dresden e do Weierstrass Institute Berlin provam experimentalmente que os OLEDs não apenas saturam, eles até mostram regiões que voltaram a brilhar:De repente, o OLED fica mais escuro em uma determinada área, embora a corrente total aplicada aumente - claramente um resultado contra-intuitivo. Este efeito denominado "comutado" está diretamente relacionado à presença de um forte feedback eletrotérmico não linear em OLEDs que ocorre durante o aquecimento e que, por sua vez, induz uma resistência diferencial negativa que torna o dispositivo sujeito a uma operação instável.

p Os resultados têm um forte impacto na compreensão da estabilidade a longo prazo em aplicações com alto brilho, por ex. como são encontrados no setor automotivo. Aqui, OLEDs estão agora sendo considerados para substituir a tecnologia LED para luzes traseiras, luzes de sinalização, e luzes de freio devido às suas novas possibilidades de design. Um problema que os OLEDs ainda enfrentam são os fenômenos de morte súbita. Raramente são descritos na literatura devido à sua ocorrência imprevisível e aparentemente aleatória. Contudo, é provável que as regiões comutadas, agora comprovadas, estejam fortemente relacionadas a tais fenômenos de morte súbita. Uma melhor compreensão do OLED como um sistema eletrotérmico complexo irá, Portanto, ser essencial para prever a quebra do dispositivo e desenvolver novas estratégias para melhor uniformidade de brilho e estabilidade do dispositivo. No futuro, novas aplicações com ultra-alta intensidade de luz, como lasers orgânicos, também se beneficiarão do conhecimento exato sobre os efeitos de autoaquecimento.

p A cooperação entre os dois grupos data de 2011. Desde então, várias publicações conjuntas sobre feedback eletrotérmico em dispositivos semicondutores orgânicos foram publicadas. "A previsão das regiões reversas na verdade remonta a 2014, quando obtivemos algumas dicas iniciais por meio de uma simulação um tanto rudimentar, "disse o Dr. Axel Fischer que é o autor correspondente deste trabalho, e quem continua, "então nos concentramos na criação de uma configuração aprimorada que nos permitiria medir o efeito de nossas amostras em escala de laboratório."

p O termo "comutado" está realmente relacionado à densidade de corrente que diminui localmente no OLED em contraste com a corrente total que ainda aumenta. Como é difícil medir a densidade de corrente local, uma câmera foi usada para detectar a emissão que corresponde ao fluxo de corrente local. Se houvesse uma diminuição do brilho antes da degradação do OLED, seria a prova de regiões reversas. De fato, os experimentalistas repentinamente observaram uma luminância decrescente na região esperada da área ativa logo após a ocorrência da primeira resistência diferencial negativa.

p Esses experimentos foram realizados e avaliados por Anton Kirch, que atualmente é um Ph.D. estudante na TU Dresden. "Primeiro, uma região de resistência diferencial negativa ocorre e se propaga através do dispositivo para aumentar a corrente de alimentação. Em um determinado ponto, eles alternam regiões que estão distantes dos eletrodos e que não têm uma dissipação de potência suficientemente alta. Pode-se imaginar que essas regiões comutadas apenas 'vêem' a tensão decrescente das partes do OLED operando no regime de resistência diferencial negativa e não sabem que a tensão aplicada externamente ainda aumenta. "

p Para confirmar os resultados experimentais, a complexa interação entre a corrente e o fluxo de calor foi estudada numericamente em um sistema altamente não linear, levando em consideração as diferentes camadas do OLED. Portanto, os matemáticos do Weierstrass Institute Berlin criaram uma ferramenta de simulação para resolver o sistema derivado de equações diferenciais parciais. "Tivemos que introduzir um algoritmo de seguimento de caminho avançado, "explica o Dr. Matthias Liero, "para capturar o comportamento do dispositivo dentro do regime biestável, ou seja, quando partes do OLED operam no regime de resistência diferencial negativa. "

p Depois que isso foi implementado, a simulação numérica foi capaz de reproduzir o achado experimental com base em suposições e parâmetros razoáveis. Liero descreve mais detalhadamente:"Francamente, ficamos surpresos com a concordância qualitativa e quantitativa entre simulação e experimento. A forma e a ocorrência da região reversa foram calculadas conforme encontrado no experimento. "O grupo agora está procurando outros parceiros da ciência e da indústria para transferir os resultados de OLEDs em escala de laboratório para painéis maiores de iluminação de filme fino e geometrias mais complicadas.

p Ambos os grupos desejam continuar seu trabalho conjunto sobre feedback eletrotérmico. Os próximos desafios são criar novas estratégias para evitar regiões comutadas, a fim de homogeneizar a luminância mesmo no autoaquecimento. Será o objetivo de criar soluções não triviais que levem em conta explicitamente a natureza não linear do problema. Além disso, estudos aprofundados que exploram a interdependência entre o aparecimento de regiões reversas e cenários de morte súbita foram iniciados.