Um novo eletrodo que poderia liberar 20% mais luz de diodos emissores de luz orgânicos foi desenvolvido na Universidade de Michigan. Pode ajudar a prolongar a vida útil da bateria de smartphones e laptops, ou fazer televisores e telas de última geração com muito mais eficiência energética.

A abordagem evita que a luz fique presa na parte emissora de luz de um OLED, habilitando OLEDs para manter o brilho enquanto usa menos energia. Além disso, o eletrodo é fácil de se ajustar aos processos existentes para fazer telas OLED e luminárias.

"Com a nossa abordagem, você pode fazer tudo na mesma câmara de vácuo, "disse L. Jay Guo, Professor de engenharia elétrica e da computação da U-M e autor correspondente do estudo.

A menos que os engenheiros ajam, cerca de 80% da luz produzida por um OLED fica presa dentro do dispositivo. Isso ocorre devido a um efeito conhecido como guia de ondas. Essencialmente, os raios de luz que não saem do dispositivo em um ângulo próximo à perpendicular são refletidos de volta e guiados lateralmente através do dispositivo. Eles acabam perdidos dentro do OLED.

Uma boa parte da luz perdida fica simplesmente presa entre os dois eletrodos de cada lado do emissor de luz. Um dos maiores infratores é o eletrodo transparente que fica entre o material emissor de luz e o vidro, normalmente feito de óxido de índio e estanho (ITO). Em um dispositivo de laboratório, você pode ver a luz presa disparando pelos lados em vez de chegar ao visualizador.

"Não tratado, é a camada de guia de onda mais forte no OLED, "Guo disse." Queremos resolver a causa raiz do problema. "

Ao trocar o ITO por uma camada de prata de apenas cinco nanômetros de espessura, depositado em uma camada de semente de cobre, A equipe de Guo manteve a função do eletrodo enquanto eliminava o problema de guia de ondas nas camadas de OLED.

“A indústria pode conseguir liberar mais de 40% da luz, em parte trocando os eletrodos de óxido de índio e estanho convencionais por nossa camada em nanoescala de prata transparente, "disse Changyeong Jeong, primeiro autor e um Ph.D. candidato em engenharia elétrica e informática.

Esse benefício é difícil de ver, no entanto, em um dispositivo de laboratório relativamente simples. Mesmo que a luz não seja mais guiada na pilha OLED, essa luz liberada ainda pode ser refletida no vidro. Na industria, os engenheiros têm maneiras de reduzir esse reflexo - criando saliências na superfície do vidro, ou adicionando padrões de grade ou partículas que irão espalhar a luz por todo o vidro.

"Alguns pesquisadores conseguiram liberar cerca de 34% da luz usando materiais não convencionais com direções de emissão especiais ou estruturas de padronização, "Jeong disse.

A fim de provar que eles eliminaram o guia de ondas no emissor de luz, A equipe de Guo teve que parar a armadilha de luz pelo vidro, também. Eles fizeram isso com uma configuração experimental usando um líquido que tinha o mesmo índice de refração do vidro, o chamado fluido de combinação de índice - um óleo neste caso. Essa "correspondência de índice" evita a reflexão que acontece na fronteira entre o vidro de alto índice e o ar de baixo índice.

Uma vez que eles fizeram isso, eles podiam olhar para a configuração experimental de lado e ver se alguma luz estava vindo de lado. Eles descobriram que a borda da camada emissora de luz estava quase completamente escura. Por sua vez, a luz que entrava pelo vidro era cerca de 20% mais brilhante.

A descoberta é descrita no jornal Avanços da Ciência , em um artigo intitulado, "Lidar com o aprisionamento de luz em diodos emissores de luz orgânicos por meio da eliminação completa dos modos de guia de onda."

Esta pesquisa foi financiada pela Zenithnano Technology, uma empresa que Guo co-fundou para comercializar as invenções de seu laboratório de eletrodos de metal flexíveis para monitores e telas sensíveis ao toque.

A Universidade de Michigan entrou com pedido de proteção de patente. O dispositivo foi construído nas instalações de nanofabricação da Lurie.