Llums OLED més brillants i duradores
28/05/2018
Els díodes emissors de llum orgànics (OLEDs) han evolucionat prou com per formar ja part dels primers productes comercials en forma de pantalles. Per tal de poder competir amb els productes existents i d’obrir noves possibilitats, com la il·luminació per a automòbils, els dispositius de visió virtual, o les micropantalles, els OLEDs encara han de millorar la seva durabilitat tot operant amb la millor eficiència possible. Actualment, aquestes millores intrínseques només es poden aconseguir mitjançant la recerca i el desenvolupament en les propietats bàsiques dels materials que s’utilitzen per a fabricar-los.
Els investigadors del Departament de Física de la UAB, Joan Ràfols, Marta González i Javier Rodríguez, en col·laboració amb el grup de Sebastian Reineke de la Universitat Tècnica de Dresden, han demostrat que és possible millorar el rendiment dels OLEDs mitjançant la formació de capes vítries (amorfes) ultraestables. Els vidres ultraestables representen un dels desenvolupaments més nous dins del món dels materials vitris ja que les seves propietats excepcionals en poden afavorir l’ús en noves aplicacions. Es tracta d‘una nova familia de vidres que es poden sintetitzar en pocs minuts amb estabilitats i densitats comparables a vidres envellits durant millions d’anys, d‘aquí el nom d’ultraestables.
En un estudi detallat publicat a la revista Science Advances, els investigadors mostren com, amb aquesta tècnica, es poden assolir increments significatius de l’eficiència i de l’estabilitat dels dispositius OLEDs en quatre tipus diferents d’emissors fosforescents. La millora és de més d’un 15% per a ambdós paràmetres, i en algunes mostres individuals han observat increments fins i tot superiors. La clau ha estat fabricar les capes emissores dels OLEDs mitjançant un mètode de creixement de vidres ultraestables, que requereix l’optimització de les condicions de creixement de les capes per tal que donin com a resultat sòlids amorfs més estables termodinàmicament.
La troballa és significativa perquè es tracta d’una optimització que no implica canviar ni els materials emprats actualment ni l’arquitectura dels dispositius, dos factors clau per fer millores en el camp dels OLEDs. D’aquesta manera, es pot estudiar la seva aplicació per a qualsevol disposició específica d’apilament dels OLEDs–diferent segons quina sigui l’aplicació tecnològica–, quelcom molt apreciat per a la indústria. En particular, la descoberta es pot aplicar per millorar els OLEDs de fluorescència retardada activada tèrmicament (TADF), un determinat tipus d’OLED de gran interès actualment.
Els investigadors han demostrat que les millores es poden atribuir, a un nivell fonamental, a modificacions en la dinàmica dels excitons en la nanoescala. Això suggereix que altres propietats fonamentals dels semiconductors orgànics, com poden ser el transport, la separació de càrrega o la transferència d’energia, també es poden veure afectats i poden donar lloc a altres possibles millores tecnològiques.
Sobre el Grup de Nanomaterials i Microsistemes (GNaM)
GNaM forma part del departament de Física de la Universitat Autònoma de Barcelona i està dirigit pel Prof. Javier Rodríguez-Viejo. El grup desenvolupa activitats de recerca en l’àmbit del creixement i caracterització de vidres ultraestables fent èmfasi en l’estudi de les propietats tèrmiques, termodinàmiques i de transport. En les condicions òptimes de formació aquests materials tenen propietats sorprenents i es caracteritzen per una major densitat, millor estabilitat cinètica i termodinàmica, millor propietats mecàniques i anisotropia molecular entre d’altres. Aquestes propietats estan afavorint activitats de recerca molt intenses en el marc dels materials vitris. GNaM també desenvolupa noves tècniques per caracteritzar les propietats termoelèctriques de materials desordenats i de baixa dimensionalitat. Membres de GNaM han fundat una start-up, FutureSiSens SL, per la comercialització de sensors termoelèctrics de base silici.
Sobre el grup Light-Emitting and eXcitonic Organic Semiconductor (LEXOS)
Aquest grup és part del Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonics Materials (IAPP) i del Institute of Applied Physics of the Technische Universität Dresden. Està dirigit pel Prof. Sebastian Reineke. El grup LEXOS té una amplia experiència en la recerca i el desenvolupament de OLEDs. La recerca actual es centra en l’estudi de noves arquitectures, òptica i propietats de transport i recombinació de portadors, així com la incorporació de dopants i l’estudi de la estabilitat tèrmica.
La recerca del grup català s’ha realitzat dins els projectes finançats pel MINECO: MAT2013-40896-P: Vidres ultraestables: fonaments i aplicacions, i MAT216-79579-R: TRANSPORTE FONÓNICO EN NANOARQUITECTURAS ANISOTRÓPICAS PARA EL DESARROLLO DE DISPOSITIVOS EN APLICACIONES DE EFICIENCIA ENERGÉTICA.
Article de referència: J. Ràfols-Ribé, P.-A. Will, C. Hänisch, M. González-Silveira, S. Lenk, J. Rodríguez-Viejo, S. Reineke, High-performance organic light-emitting diodes comprising ultrastable glass layers. Sci. Adv. 4, eaar8332 (2018).