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.

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