Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Материал для гибкого дисплея

Новые органические светоизлучающие полупроводники обладают рекордно высоким квантовым выходом и могут быть использованы для создания гибкой электроники.

Исследователи из Новосибирского государственного университета, Новосибирских институтов органической химии (НИОХ) и физики полупроводников (ИФП), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) первыми в мире вырастили полупроводниковые фуран-фениленовые монокристаллы, способные к люминесценции с рекордно высоким квантовым выходом. Об этом они сообщили в статье, опубликованной в журнале RSC Advances.

Фотолюминесценция (свечение) кристаллов BPFB при облучении ультрафиолетовым светом (длина волны 405 нм)
Фотолюминесценция (свечение) кристаллов BPFB при облучении ультрафиолетовым светом (длина волны 405 нм)
Структура олигомера фенилфуранбензола.
Структура олигомера фенилфуранбензола.

У органических полупроводников по сравнению с традиционным кристаллическим кремнием есть ряд значительных преимуществ, среди которых лёгкость, гибкость, полупрозрачность, возможность изменять свойства и дешевизна производства. Неорганические полупроводники делать довольно сложно, они требуют высоких температур и вакуума, на органику же уходит значительно меньше усилий: например, можно напечатать полупроводниковый слой на принтере, напылить его или использовать различные процессы самосборки.

Подобные материалы очень пригодились бы в разработке органических светоизлучающих элементов и гибких электронных устройств, вроде гибкого дисплея, который можно было бы сложить или свернуть в трубочку и положить в карман. Однако полупроводниковые и светоизлучающие (люминесцентные) свойства вступают в противоречие. Для высокой подвижности зарядов необходима достаточно плотная упаковка молекул в полупроводнике, они должны располагаться близко друг к другу, но из-за этого люминесценция часто оказывается слабой.

Эффективность светоизлучения оценивают по квантовому выходу, под которым понимают отношение среднего числа излучённых квантов к числу поглощённых. Оказалось, что у материала из выращенных фуран-фениленовых кристаллов квантовый выход довольно высок: 65% по сравнению с 35% у уже существующего тиофенового аналога. Авторы работы получали новый органический полупроводник, используя в качестве основы олигомер фенилфуранбензола (BPFB). (Олигомерами называют молекулы с небольшим количеством одинаковых звеньев, в отличие от полимеров, у которых таких звеньев много.) Исследователям удалось синтезировать соединение с более компактными и жесткими фурановыми фрагментами, вырастить кристаллы и исследовать их полупроводниковые и оптические свойства, которые, как мы только что сказали, оказались более чем удовлетворительными.

В дисплеях каждый пиксель представляет собой светодиод, управляемый одним транзистором. Новый материал позволяет объединить в одном устройстве функции как управления, так и излучения света, т.е. создать светоизлучающий транзистор. Кроме того, такие устройства по сравнению с обычными светодиодами более энергоэффективны, и в перспективе их можно использовать для создания органических лазеров с электрической накачкой.

По материалам Новосибирского государственного университета

Автор: Алексей Понятов

Источник: nkj.ru