Легирование сделало OLED-дисплеи менее «прожорливыми»

Разработан новый метод легирования материалов для органических светодиодов, позволяющий на несколько порядков повысить их проводимость, а следовательно, и их энергоэффективность. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Nature Materials.

В последние годы все чаще в качестве дисплеев для смартфонов, телевизоров и даже ноутбуков используются не жидкокристаллические дисплеи, а дисплеи на основе органических светодиодов — OLED. Они имеют некоторые преимущества, касающиеся непосредственно качества изображения, например, большую контрастность. Помимо этого органические светодиоды лучше подходят для создания гибких дисплеев. Но, поскольку эта технология появилась заметно позже, чем жидкокристаллические дисплеи, у нее есть и не до конца решенные технологические проблемы. Одна из ощутимых проблем OLED-дисплеев с пользовательской точки зрения — энергопотребление. Большую часть заряда аккумулятора в современных смартфонах, как правило, «съедает» именно экран.

Для повышения эффективности органических полупроводников уже разработаны и применяются различные легирующие примеси, особенно p-типа, но не все же некоторые из них не подходят для практического использования. Группа исследователей из США и Германии под руководством Антуана Кана (Antoine Kahn) из Принстонского университета разработала новый метод легирования стабильным на воздухе веществом n-типа, которое «добавляет» электроны в полупроводник и тем самым значительно увеличивает его проводимость и энергоэффективность.

В качестве органического полупроводника они использовали вещество, известное как POPy₂, которое часто используется в качестве полупроводника с электронным типом проводимости в органических светодиодах. Для легирования авторы выбрали циклическое металлоорганическое вещество с рутением в составе. В обычном состоянии оно состоит из двух соединенных между собой молекул, и при добавлении в полупроводник не взаимодействует с ним, добавляя электроны. Исследователи смогли разделить его на две отдельные молекулы, облучив ультрафиолетовым излучением. В результате они начинали действовать в качестве примеси n-типа и увеличивали электропроводность на несколько порядков.

Главная особенность заключается в том, что, несмотря на то, что после окончания облучения, исходя из термодинамики, молекулы должны были бы вновь объединиться в двойные, на самом деле этого не происходило. Ученые считают это следствием того, что молекулы в полупроводнике расположены хаотично, тогда как для их объединения они должны быть ориентированы определенным образом. Из-за этого материал сохранял электропроводность практически без изменений на протяжении года.

В начале 2017 года немецкие физики заявили о создании работоспособных графеновых электродов большой площади для органических светодиодов. Исследователи заявили, что успешно испытали несколько прототипов, а первые продукты, использующие эту технологию, например, гибкие дисплеи или солнечные панели, могут быть выпущены уже через 2-3 года.

Григорий Копиев