Investigadores de la Universidad de Penn State, con financiación del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), están desarrollando una innovadora forma de mejorar el rendimiento de los OLED gracias a reducir el índice de refracción de las capas emisoras mediante la dilución de semiconductores orgánicos.
Aunque la conversión de la corriente eléctrica en fotones es muy eficiente en los paneles de iluminación OLED, la extracción de luz sigue siendo un gran desafío. El problema básico surge del alto índice de refracción de las capas en las que se crean los fotones. La mayoría de los fotones se reflejan antes de que puedan escapar al aire, que tiene un índice de refracción mucho más bajo. Los investigadores de la Universidad de Penn State han desarrollado una forma innovadora de reducir el índice de refracción de las capas emisoras de los OLED.
La dilución de un semiconductor orgánico en una matriz huésped aislante ofrece el potencial de modificar las propiedades físicas de la capa de mezcla (cómo el índice de refracción o la temperatura de transición vítrea) sin tener que rediseñar el propio semiconductor orgánico. Los investigadores han logrado demostrar como se puede conseguir una mejora del rendimiento de los OLED mediante el desarrollo de moléculas de dilución eléctricamente inertes y de bajo coste que pueden evaporar conjuntamente en los huecos existentes y las capas de transporte de electrones de un OLED comercial multi-capa, para reducir el índice de refracción y permitiendo una alta eficiencia de la disociación sin degradar el rendimiento eléctrico del dispositivo de referencia ni aumentar los costes de fabricación.
Para conseguir estos resultados, los investigadores, en primer lugar, han modelado la óptica de los OLED multi capa, para entender mejor cómo explotar de forma óptima las capas de transporte de bajo índice para la máxima extracción de luz en el sustrato. Una serie de moléculas de dilución eléctricamente inertes están siendo examinadas computacionalmente y sintetizadas para disminuir el índice de refracción de los materiales de transporte de agujeros y electrones, sin afectar negativamente a su movilidad como portadores de carga. Inicialmente, el equipo planea validar el camino para conseguir una alta eficiencia en la extracción de luz a través de la simulación y conseguir experimentalmente un material de transporte diluido que simultáneamente logre un índice de refracción bajo sin degradación en la movilidad del hueco.
Una vez realizada esta demostración, el equipo investigará las moléculas de dilución para los materiales de transporte de electrones y caracterizarán los cambios en el índice de refracción, la movilidad de los electrones y la estabilidad morfológica. Posteriormente se implementarán en paneles OLED comerciales muti-capa, y su eficiencia de disociación, rendimiento eléctrico y fiabilidad a largo plazo se evaluará en relación con controles no diluidos. En última instancia, el equipo tiene como objetivo conseguir OLEDs multipila con una eficiencia de extracción de luz interna superior al 75%, lo que será un gran paso para mejorar el rendimiento de la iluminación de los OLEDs de una manera escalable y rentable.
Fuente de imágenes: “Improving Oled Performance via semiconductor dilution”
