211service.com
Lēts ceļš uz izturīgām gaismas diodēm
Organiskās gaismas diodes (OLED) pastāvīgi nonāk komerciālās ierīcēs, piemēram, mobilajos tālruņos un plakanā ekrāna displejos. Tie ir izgatavoti no organisko polimēru slāņiem, kas padara tos elastīgus, un tie patērē mazāk enerģijas un lētākus materiālus nekā šķidro kristālu displeji.
Sarkanā gaisma: MIT pētnieki ir atraduši potenciāli lētu veidu, kā izgatavot izturīgākas hibrīda gaismas diodes. Attēlā redzams neliels sarkano kvantu punktu paraugs, kas slāņots ar elektriski vadošu polimēru uz stikla pamatnes, kas izgatavots, izmantojot jauno ražošanas tehniku.
Negatīvā puse ir tāda, ka, tā kā polimēri viegli reaģē ar skābekli un ūdeni, OLED ražošana ir dārga — tie ir jāizveido augsta vakuuma kamerās — un tiem ir nepieciešami papildu aizsargājoši iepakojuma slāņi, lai nodrošinātu, ka tie ir integrēti displeja ierīcēs. , tie nesadalās, pakļaujoties gaisa vai mitruma iedarbībai.
MIT ķīmijas inženierijas profesors Kārena Glīsone un MIT postdoc Sreeram Vaddiraju ir izstrādājuši procesu, kura mērķis ir atrisināt augstās ražošanas izmaksas un OLED nestabilitātes problēmas, vienlaikus saglabājot to elastību. Gleason risinājums ir hibrīda gaismas diode jeb HLED. Ierīce ietvertu gan organiskos, gan neorganiskos slāņus, apvienojot OLED elastību ar neorganiskā gaismu izstarojošā materiāla stabilitāti. Ideja ir jaukts maisījums un uztvert īpašības, kas nodrošina lētu izgatavošanu un stabilitāti, saka Glīsons.
Glīsone sāk ar elektriski vadoša organiskā polimēra substrātu, ko viņa rada ķīmiskās tvaiku pārklāšanas procesā zema vakuuma kamerā. Tas ir vienīgais procesa posms, kurā nepieciešams vakuums, kam vajadzētu padarīt pieeju lētāku nekā parastajām metodēm. Gaismu izstarojošajam slānim Glīsons izmanto kvantu punktus, neorganisko pusvadītāju nanokristālus; katru kvantu punktu var noregulēt tā, lai tas izstarotu noteiktas gaismas frekvences. Lai gan kvantu punkti paši ir neelastīgi, tie ir tik mazi — no diviem līdz sešiem nanometriem —, ka pat novietojot tos blakus nepārtrauktā plēvē, materiāls var elastīgi.
Lai gan kvantu punktu izmantošana gaismu izstarojošās ierīcēs nav nekas jauns, Glīsona tehnika ir tāda. Problēma ir tāda, kā panākt, lai punktiņi pielīp uz pamatnes vienmērīgā, vienmērīgā slānī, nekustoties. Vaddiraju saka, ka viņi izmanto molekulāro vadu. Tā vietā, lai kvantu punktus vienkārši novietotu uz polimēra substrāta, zinātnieki izmanto savienotājmolekulas starp slāņiem, lai ķīmiski savienotu kvantu punktu slāni un polimēru.
Šī šķērssaistošā molekula starp slāņiem ir skaista pašreizējo struktūru attīstība, saka Vladimirs Bulovičs , MIT elektrotehnikas asociētais profesors un pirmais, kurš demonstrēja kvantu punktu praktisko izmantošanu optoelektroniskajās ierīcēs. Buloviča pētījumi ir bijuši atkarīgi no citām kvantu punktu nogulsnēšanas metodēm: punktu nomešana uz ātri rotējoša substrāta, ko sauc par griešanās liešanu, un pavisam nesen to uzlīmēšana uz virsmas.
Bulovičs saka, ka Glīsona tehnikas priekšrocība ir tā, ka jūs iegūstat ļoti izturīgu struktūru mehāniski, ķīmiski un elektriski. Tas apstiprina ideju stabilizēt kvantu punktus organiskās struktūrās, nodrošinot ap tiem kovalentās saites. Bulovičs piebilst, ka joprojām ir jāpārvar šķēršļi, taču viņš domā, ka pētījums ir vēl viens no tiem sasniegumiem, uz kuriem mēs cerējām šajā jomā.
Kovalentā saite atrisina degradācijas problēmu, saka Vaddiraju, jo linkera molekulas satver brīvās saites organiskajā materiālā, neatstājot nevienu, kas reaģē gaisā. Tas efektīvi noslēdz organisko polimēru slāni no ārējās ietekmes.
Šķērssaitei ir jārūpējas arī par mērogošanas palielināšanu. Tā vietā, lai risinātu mehānisko problēmu, kas saistīta ar miljoniem nanokristālu nogulsnēšanos uz substrāta, izmantojot griešanās liešanu vai štancēšanu, pati ķīmiskā reakcija savieno punktus uz pamatnes gludā, vienmērīgā slānī. Un atšķirībā no tāda procesa kā vērpšanas liešana, pētnieku tehnika izmanto visus punktus un visu polimēru. Tātad no materiālu izmaksu viedokļa mēs nezaudējam materiālus, saka Vaddiraju.
Līdz šim komandai ir izdevies izveidot sarkanu HLED, kas izturēja 2200 stundas 100 °C temperatūrā. Pētnieki domā, ka tas ir aptuveni līdzvērtīgs viņu mērķim istabas temperatūrā: 10 000 stundas vai apmēram trīs gadus, nedaudz mazāk par 10 stundām dienā, un tas ir, cik ilgi mobilajam tālrunim vajadzētu darboties.
Nākamais solis ir pabeigt testēšanu ar zaļiem un ziliem punktiem; pētniekiem būs vajadzīgas visas trīs krāsas, kas darbotos, lai izveidotu pilnīgu prototipu. Pēc tam viņi pāries uz priekšu, lai redzētu, kā ierīce darbojas ar ātru rakstīšanu — izmantojot punktus tāpat kā tinti no tintes strūklas printera. Galu galā mērķis ir veikt lielapjoma drukāšanu. Tā kā slāņi ir tik plāni un elastīgi, apstrāde no ruļļa uz ruļļa būs vienkārša un padarīs procesu vēl ekonomiskāku. Roll-to-roll ir tas pats process, ko izmanto, lai uz kartupeļu čipsu maisiem uzliktu metalizācijas barjeru, saka Glīsons. Un, ja tas ir pietiekami lēts kartupeļu čipsiem, tam vajadzētu būt pietiekami lētam displejiem.