Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Структура OLED с графеновым анодом
Сревнение эввективности OLED с графеновым анодом и анодом из ITO

Графеновые электроды сдержат обещание

Ключевые слова:  OLED, графен

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

07 апреля 2012

Большинство электродов в современных органических светоизлучающих диодах (OLED) изготовлены из индий-оловянного оксида (ITO). И, хотя принято считать, что все OLED являются гибкими благодаря гибкости их органических составляющих, это не совсем так: анод из ITO является хрупким и портит всю картину.

Одной из альтернатив для ITO является использование в качестве электрода прозрачного, гибкого и проводящего графена. Наряду с графеном для получения прозрачных электродов в качестве альтернативы ITO для использования в гибких органических светодиодах были изучены и проводящие полимеры и углеродные нанотрубки. Хотя эти прозрачные материалы демонстрируют большую гибкость, чем ITO, светодиоды с использованием этих материалов имеют худшую производительность, чем устройства, нанесенные на покрытую ITO гибкую подложку из поли(полиэтилентерефталата) (ПЭТ), часто используемую для гибкой электроники. Поэтому, несмотря на его плохую гибкость, ITO остается самым популярным материалом для использования в качестве прозрачного электрода, даже для тех электронных устройств, которые, как утверждается, "гибкие".

Проводимость материала электрода является одним из основных факторов, определяющих его эффективность. Типичное сопротивление ITO находится в диапазоне 10-100 Ω/□, в то время как углеродные нанотрубки и проводящие полимеры обычно достигают 100-1000 Ω/□ при той же прозрачности. Последние успехи в области синтеза графена привели к прорыву: сопротивление одного графенового листа составило около 30 Ω/□ при пропускании 90% - значение, которое в некоторых случаях превосходит ITO.

Однако простая замена в органических светодиодах ITO на графен не приводит к немедленному повышению эффективности. Ученые обнаружили, что и высокая работа выхода не менее важна для достижения высокой эффективности светодиодов с прозрачным графеновым электродом. Графен, который обычно выступает в качестве анода в OLED-устройствах, обладает относительно низкой работой выхода – около 4,4 эВ. По сравнению с потенциалами ионизации наиболее часто используемых дыркопроводящих слоев, таких как NPB и TAPC, которые составляют около 5,4 эВ, низкая работа выхода графена приводит к чересчур высокому барьеру инжекции на границе, что снижает эффективность работы конечного устройства.

Многие работы сегодня направлены на корректировку проводимости и работы выхода. Например, ряд усилий направлен на получение графена с минимальным сопротивлением. Обычно лист графена имеет поверхностное сопротивление около 1000 Ω/□, что приводит к необходимости использования высокого напряжения, что ограничивает эффективность конечного устройства. Однако сегодня в ведущих лабораториях по синтезу графена в качестве электродов удалось получить прозрачные слои графена с сопротивлением листа около 34 Ω/□ при пропускании 90% - значение, не уступающее коммерчески доступным электродам из ITO. Для обеспечения высокой работы выхода был разработан такой проводящий полимер, работа выхода которого достаточна для улучшения инжекции дырок из графенового анода в органический слой. Одним из таких полимеров, который ученые называют «градиентный слой с дырочной проводимостью» (GraHIL), состоит из поли(3,4-этилендиокситиофена), допированного поли(стиролсульфонатом) (PEDOT:PSS), который уже давно используется, с добавкой сополимера тетрафторэтилена-перфтор-3,6-диокса-4-метил-7-октилсульфоновой кислоты (перфторированных иономер). Этот проводящий полимер обеспечивает градиент работы выхода через слой и относительно высокую работу выхода на поверхности (5,95 эВ), что позволяет эффективно инжектировать дырки в вышележащий транспортный слой.

Эти улучшения проводимости и работы выхода существенно повысили эффективность конечных устройств, даже составив конкуренцию современным жестким OLED на основе ITO. В частности, исследователи показали, что зеленые флуоресцентное и фосфоресцное OLED-устройства на основе четырехслойного графенового анода, легированного HNO3, достигают световой эффективности 37,2 лм/Вт и 102,7 лм/Вт, соответственно. Эти значения намного выше, чем устройства на основе электродов из ITO, которые достигают эффективности 24,1 лм/Вт в случае люминесцентных и 85,6 лм/Вт в случае фосфоресцентных органически светодиодов. Исследователи также показали, что гибкие люминесцентные OLED-источники белого света с четырехслойным графеновым анодом, легированным HNO3, сегодня обладают токовой эффективностью около 16,3 кд/А, что выше, чем у органических светодиодов на основе ITO (10,9 кд/А).

Это первый случай, когда OLED на основе не-оксидных прозрачных электродов проявили лучшую эффективность, чем на основе ITO, что вселяет надежду, что этот альтернативный прозрачный электрод может конкурировать с коммерческими электродами из ITO и в плане производительности. Допирование графена и специальные шаги по повышению работы выхода с использованием градиентного слоя с дырочной проводимостью – это самые важные шаги для достижения высокой эффективности графеновых OLED. Пока что, к сожалению, не была изучена стабильность этих материалов: например, хотя сам графен является достаточно стабильным, допированная кислота может постепенно мигрировать, как увеличивая сопротивление графена, так и вредя остальным кислотно-чувствительным компонентам. Еще одной проблемой может стать производство и стоимость такого высокопроводящего графена, который синтезируют методом химического осаждения из пара на подложки из металлической фольги высокой чистоты.

Тем не менее, сочетание гибкости и высокой эффективности графеновых электродов представляет хорошую возможность для разработки устройств нового поколения. Обещание, данные исследователями графена в области современной электроники, стали на один шаг ближе к реальности.




Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 08 апреля 2012 09:19 
kif spartak, 12 апреля 2012 17:47 
Здравствуйте!
у меня есть идеи по новому способу преобразования энергии... подскажите с кем я могу пообщаться на эту тему и как его найти....? whisper69@mail.ru
Владимир Владимирович, 13 апреля 2012 04:12 
Петрик с Грызловым бесспорно являются тандемной парой ярких специалистищ по творческому вовнедрению новых идей...
А.Б. Чубайс до сих пор продолжает финансировать (из государственных фондов, как и всякий "эффективный" менегер) перспективные проекты, опираясь на всю глубину своего архипозитивного опыта с ваучерами и энергетикой...

Относительно научной стороны вопроса - первый и второй законы термодинамики настолько суровы (как и большинство хороших законов), что наверняка чрезвычайнейше Вас разочаруют.
Палии Наталия Алексеевна, 13 апреля 2012 23:09 
А.Б. Чубайс до сих пор продолжает финансировать (из государственных фондов, как и всякий "эффективный" менегер) перспективные проекты...ну это пока ... а потом, глядишЬ,уже и бизнес-ангельское обличье примет - но приходят на ум слова: "чтобы остановить движение, нужно его возглавить"...
Владимир Владимирович, 14 апреля 2012 09:40 
Извините, я вряд ли компетентен обсуждать революционно-контреволюционные умствования: "чтобы остановить движение, нужно его возглавить".
Из простого житейского опыта - в огороде, чтобы овощи какие росли питательно-вкусно-полезные или цветочки красивые - сорняки необходимо выполоть; и если завелся чертополох какой колючий и цепкий - то его напрочь нужно вывести, под корень изничтожить и выжечь, если потребуется. Иначе (если просто сидеть и рассуждать, о смысле жизни или числе статей бесполезнейших академий наук разных, подковке блох или наногравировке алмазов) в лучшем случае полынь-лебеда расти будет - ей придется и питаться...
(А.Б. Чубайс не на моем огороде, заметьте)
Палии Наталия Алексеевна, 27 апреля 2012 11:20 
А.Б. Чубайс не на моем огороде- значит ваша дача не по Калужскому шоссе
Палии Наталия Алексеевна, 14 апреля 2012 18:21 
интересный анализ, касающийся публикаций о графене (а выводы - еще более интересные)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Морские звезды и обнаженный лес
Морские звезды и обнаженный лес

NAUKA 0+ Фестиваль науки в Москве
8-10 октября в Москве проходит Фестиваль науки NAUKA 0+. В этом году фестиваль соберёт учёных со всех шести континентов нашей планеты, лучших исследователей из России, лауреатов государственных премий, молодых учёных, и, конечно, лауреатов Нобелевской премии.

Названы лауреаты Нобелевской премии по химии
Нобелевскую премию по химии за 2021 год присудили Бенджамину Листу и Дэвиду Макмиллану за разработку методов асимметричного органокатализа

Названы лауреаты Нобелевской премии по физике
Нобелевскую премию по физике за 2021 год присудили трем ученым — Сюкуро Манабе, Клаусу Хассельману и Джорджио Паризи.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Академик Е.Н. Каблов: «Для освоения космоса нужны новые материалы»
Янина Хужина
В этом году весь мир отмечает 60-летие первого полета человека в космос. Успех миссии Юрия Гагарина стал возможен благодаря слаженной работе многих людей: физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков и, конечно, материаловедов. «Научная Россия» обсудила с академиком РАН Евгением Кабловым основные вехи в развитии космического и авиационного материаловедения.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2021 году
коллектив авторов
25 - 28 мая пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.