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

 

Гиперболоид инженера Гарина
Гиперболоид инженера Гарина

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.