Un nuevo estudio, publicado en Advanced Optical Materials, es el primero en demostrar que el grafeno puede sustituir al óxido de indio y estaño para la fabricación de OLEDs. 

Investigadores de Paragraf y de la Universidad Queen Mary de Londres demostraron la fabricación con éxito de un diodo orgánico emisor de luz (OLED) con un ánodo de grafeno monocapa, que sustituye al óxido de indio y estaño, también conocido como ITO por sus siglas en inglés (Indium Tin Oxide), como ánodo en los dispositivos OLED.

Estos resultados abren la puerta a un cambio radical en el potencial de los dispositivos de alta tecnología del futuro al eliminar un componente realmente limitante como es el Indio. 

“Debido a su importancia y escasez ha habido muchos intentos de sustituir el ITO, pero hasta ahora no se había encontrado ningún material con un rendimiento comparable en un dispositivo electrónico u óptico. Nuestro trabajo es el primero en el mundo que demuestra que el grafeno puede sustituir al ITO en un dispositivo electrónico/óptico. Hemos demostrado que un grafeno-OLED tiene un rendimiento idéntico al de un ITO-OLED. Los ITO-OLED se utilizan mucho como pantallas táctiles en nuestros teléfonos móviles”, explica el profesor Colin Humphreys, de Queen Mary y Paragraf. 

Grafeno vs Indio

El indio es uno de los nueve elementos más raros de la corteza terrestre y figura en la lista de materiales críticos de la UE. Sin embargo, su uso está muy extendido, sobre todo en forma de óxido de indio y estaño (ITO), y es una parte fundamental en el desarrollo de los OLED para su uso en  pantallas táctiles de nuestros teléfonos móviles y ordenadores. 

El óxido de indio y estaño (ITO) se utiliza ampliamente para aplicaciones de electrodos transparentes debido a su alta conductividad eléctrica y a una tecnología de deposición relativamente sencilla. Sin embargo, su uso suscita dudas debido a la limitada disponibilidad de indio en la corteza terrestre. 

El grafeno se considera un material prometedor para sustituir el ITO, pero para que esto sea posible se necesita un método de fabricación de bajo coste y escalable que produzca grafeno con un rendimiento comparable a este. 

OLEDs con ánodos de grafeno

En esta nueva investigación, aprovechando el grafeno monocapa de alta calidad depositado directamente sobre un sustrato transparente mediante un sistema de deposición química de vapor metal-orgánico (MOCVD) disponible en el mercado, se desarrollaron diodos orgánicos emisores de luz (OLED) basados en el grafeno sin necesidad de utilizar catalizadores metálicos ni un proceso de transferencia de grafeno.

El grafeno cultivado se modela mediante fotolitografía y su conductividad se mejora mediante el dopaje con ácido nítrico antes de la deposición de la pila OLED. 

Las prestaciones eléctricas y ópticas de los OLEDs basados en grafeno fabricados son idénticas a las de los dispositivos de control con ánodos ITO convencionales. Además, todos los procesos utilizados en la fabricación de los OLEDs basados en grafeno pueden realizarse a escala de oblea. 

Todo el proceso de fabricación de OLED, incluida la síntesis de grafeno, se logra completamente a través de la combinación de deposición de vapor (reactor MOCVD y evaporación térmica) y fotolitografía, lo que lo hace altamente escalable y adecuado para la producción en masa de OLED de grafeno de alta calidad. 

Los resultados obtenidos demuestran claramente el potencial del grafeno para sustituir al ITO como ánodo en los dispositivos OLED de una manera tecnológica y comercialmente eficaz.

Créditos de imágenes: “Wafer-Scale Graphene Anodes Replace Indium Tin Oxide in Organic Light-Emitting Diodes” 2021