Une diode électroluminescente organique (OLED) de test incorporant d'épaisses couches de pérovskite hybride émet de la lumière verte. Des chercheurs de l'Université de Kyushu ont conçu l'appareil pour avoir d'épaisses couches de pérovskite entourant une couche d'émetteur organique, résultant en une épaisseur globale des couches actives qui est environ 20 fois celle des OLED traditionnelles. L'utilisation de couches plus épaisses permet d'alléger les contraintes de fabrication et d'améliorer l'angle de vision. Une telle approche n'était pas pratique avec uniquement des couches organiques en raison de leur résistance électrique extrêmement élevée, alors les chercheurs se sont tournés vers les pérovskites, qui peut être hautement conducteur et transparent tout en étant également compatible avec les matières organiques et fabriqué à partir de matériaux de départ à faible coût. Crédit :William J. Potscavage Jr., Université de Kyushu
En combinant de fines couches organiques avec des couches épaisses de pérovskite hybride, Des chercheurs de l'Université de Kyushu au Japon ont développé des diodes électroluminescentes organiques d'un micromètre d'épaisseur qui pourraient améliorer l'abordabilité et les angles de vision des écrans et des téléviseurs hautes performances dans un avenir proche.
Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) utilisent des couches de molécules organiques pour convertir efficacement l'électricité en lumière. Les molécules, bien que de grands émetteurs, sont généralement de mauvais conducteurs électriques, donc le nom du jeu a été mince, comme en 100 nm, ou environ 1/500 de l'épaisseur d'un cheveu humain. Ce n'est qu'en utilisant de telles couches minces que l'électricité peut facilement atteindre l'endroit où l'émission se produit au milieu des appareils.
Alors que les couches extrêmement minces bénéficient de n'avoir besoin que d'une petite quantité de matériau, l'utilisation de ces films minces complique la fabrication fiable de millions de pixels car des défauts extrêmement petits peuvent provoquer une panne de l'appareil. Par ailleurs, la réflexion de la lumière entre l'avant et l'arrière des couches minces entraîne souvent des interactions, appelées effets de cavité, qui déforment légèrement la couleur d'émission à de grands angles de vision.
Ainsi, le défi a été de rendre les appareils plus épais tout en évitant les inconvénients des matières organiques. Pour faire ça, des chercheurs de l'université de Kyushu se sont tournés vers une classe alternative de matériaux appelés pérovskites, qui sont définis par leur structure cristalline distincte.
"Bien que les pérovskites aient récemment attiré une énorme attention en tant que couches absorbant la lumière dans les cellules solaires, certaines pérovskites sont en fait transparentes tout en étant très conductrices, " dit Toshinori Matsushima, professeur agrégé de l'Institut international de recherche sur l'énergie neutre en carbone de l'Université de Kyushu et chercheur principal sur le La nature papier annonçant les nouveaux résultats.
Des chercheurs de l'Université de Kyushu ont développé des diodes électroluminescentes organiques épaisses (OLED) pour alléger les contraintes de fabrication et améliorer les angles de vision. La couche émettrice organique contenait des molécules qui présentent une phosphorescence efficace ou une fluorescence retardée activée thermiquement (TADF). Couches de pérovskite aux halogénures métalliques, qui sont transparents et transportent facilement l'électricité, ont été placés des deux côtés de la couche organique. Les OLED d'une épaisseur micrométrique avaient des rendements quantiques externes très élevés allant jusqu'à 40 %. Les spectres d'émission étaient indépendants des angles de vision pour les OLED avec une épaisseur de pérovskite appropriée, contribuant aux écrans OLED sans distorsion de la couleur d'émission à différents angles de vision. Crédit :Toshinori Matsushima, Université de Kyushu
"En outre, les pérovskites à base d'un mélange de composants organiques et inorganiques peuvent être traitées à partir de matières premières à faible coût en utilisant les mêmes procédés de fabrication que pour les organiques, faisant des pérovskites et des matières organiques un match parfait. "
Dans leurs appareils, les chercheurs ont pris en sandwich une couche émettrice de molécules généralement utilisées dans les OLED entre des couches de pérovskite d'une épaisseur totale de 2, 000 nm. Les dispositifs résultants ont des couches actives 10 fois plus épaisses que les OLED typiques, bien qu'elles représentent encore une fraction de la largeur d'un cheveu humain.
Les appareils épais présentaient des efficacités similaires à celles des OLED minces de référence tout en ayant la même couleur sous tous les angles de vue. D'autre part, Les OLED à base de couches organiques épaisses n'émettaient aucune lumière à des tensions de fonctionnement similaires.
« Ces résultats bouleversent 30 ans de réflexion selon laquelle les OLED se limitaient aux couches minces et ouvrent de nouvelles voies pour le low cost, fiable, et une fabrication uniforme d'écrans et d'éclairages OLED, " dit le professeur Chihaya Adachi, directeur du Centre de recherche en photonique organique et électronique de l'Université de Kyushu.
Alors que les chercheurs ont également tenté d'utiliser les pérovskites directement comme émetteurs de lumière, la durée de vie des appareils a été courte jusqu'à présent. En gardant le processus d'émission dans les matières organiques et en utilisant des pérovskites uniquement pour le transport de l'électricité, l'équipe de Kyushu a atteint des durées de vie similaires pour les appareils épais et les OLED de référence.
« Sur la base de ce travail, les pérovskites seront vues sous un nouveau jour car polyvalentes, des matériaux hautes performances pour les rôles de support non seulement dans les OLED mais aussi dans d'autres dispositifs électroniques organiques, tels que les lasers, dispositifs de mémoire, et capteurs, " prédit Adachi.
