Grâce à des recherches intensives au cours des trois dernières décennies, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) conquièrent régulièrement le marché de l'électronique, des écrans de téléphones portables OLED aux écrans de télévision enroulables, la liste des candidatures est longue.

Les recherches actuelles sur les OLED portent notamment sur l'amélioration des performances des OLED blanches pour les éléments d'éclairage tels que l'éclairage de plafond ou d'intérieur de voiture. Ces composants sont soumis à des exigences beaucoup plus strictes en termes de stabilité, émission angulaire et efficacité énergétique.

Étant donné que les diodes électroluminescentes ne produisent que de la lumière monochrome, les fabricants utilisent divers procédés additifs de mélange de couleurs pour produire de la lumière blanche.

Depuis le premier développement des OLED blanches dans les années 1990, de nombreux efforts ont été faits pour obtenir un spectre blanc équilibré et une efficacité lumineuse élevée à un niveau de luminance pratique. Cependant, l'efficacité quantique externe (EQE) pour les OLED blanches sans techniques de couplage supplémentaires ne peut atteindre aujourd'hui que 20 à 40 pour cent. Environ 20 pour cent des particules lumineuses générées (photons) restent piégées dans la couche de verre de l'appareil. La raison en est la réflexion interne totale des particules à l'interface entre le verre et l'air. D'autres photons sont guidés dans les couches organiques, tandis que d'autres se perdent finalement à l'interface avec l'électrode métallique supérieure.

De nombreuses approches ont été étudiées pour extraire les photons piégés des OLED. Une équipe de recherche internationale dirigée par le Dr Simone Lenk et le professeur Sebastian Reineke de la TU Dresden a maintenant présenté une nouvelle méthode pour libérer les particules lumineuses, publié dans la célèbre revue Communication Nature .

Les physiciens introduisent une facilité, procédé évolutif et surtout sans lithographie pour la génération de nanostructures contrôlables avec un hasard directionnel et un ordre dimensionnel, augmentant considérablement l'efficacité des OLED blanches. Les nanostructures sont produites par gravure ionique réactive. Cela présente l'avantage que la topographie des nanostructures peut être spécifiquement contrôlée en ajustant les paramètres du processus.

Pour comprendre les résultats obtenus, les scientifiques ont développé un modèle optique qui peut être utilisé pour expliquer l'efficacité accrue des OLED. En intégrant ces nanostructures dans des OLED blanches, une efficacité quantique externe allant jusqu'à 76,3 % peut être atteinte.

Pour le Dr Simone Lenk, la nouvelle méthode ouvre de nombreuses voies nouvelles :« Nous cherchions depuis longtemps déjà un moyen de manipuler spécifiquement les nanostructures. Avec la gravure ionique réactive, nous avons trouvé un procédé rentable qui peut être utilisé pour de grandes surfaces et qui convient également à un usage industriel. L'avantage réside dans le fait que la périodicité et la hauteur des nanostructures peuvent être complètement ajustées via les paramètres de processus et qu'ainsi une structure de découplage optimale pour les OLED blanches a pu être trouvée. Ces nanostructures quasi-périodiques ne conviennent pas seulement comme structures de découplage pour les OLED, mais ont également le potentiel pour d'autres applications en optique, biologie et mécanique."