Российские учёные из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Института синтетических полимерных материалов имени Н.С. Ениколопова РАН, Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова совместно с коллегами из Гронингенского университета (Нидерланды) создали материал для дисплеев и светильников следующего поколения — OLET-дисплеев. По словам авторов работы, электронные устройства на основе этого материала будут ярче и экономичнее аналогов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Materials Chemistry Frontiers.
В последние годы на смену жидкокристаллическим экранам пришли дисплеи на основе органических светодиодов OLED (Organic Light-Emitting Diode) — такие дисплеи всё чаще применяются в электронных устройствах. Матрица этих экранов включает в себя слои особых органических молекул, которые выступают в роли диодов. При подаче на материал тока диоды испускают свет, который и формирует картинку на экране. Для управления током в таких дисплеях используются кремниевые транзисторы. Кроме того, такой экран необходимо покрывать специальным слоем из поляризатора. Эта плёнка поглощает часть света, что снижает энергоэффективность устройства.
Более простым и эффективным решением должны стать дисплеи нового поколения на основе светотранзисторов OLET (Organic Light Emitting Transistor). Они будут состоять только из одного слоя материала, который совместит качества диода и транзистора — сможет и испускать свет при прохождении через него электрического тока, и управлять этим током. Матрица такого дисплея представляет собой тонкую однослойную плёнку. Эти дисплеи будут более энергоэффективными и лёгкими по сравнению с OLED-экранами.
Однако такие экраны потребуют большего тока. Эта проблема вызвана молекулярной структурой материала, из которого изготавливается плёнка-транзистор. В микрокристаллах, из которых состоит эта плёнка, часть света не испускается наружу, а «запирается» внутри.
Авторам работы удалось решить эту проблему. Учёные синтезировали вещество, молекулярная структура которого позволяет максимально увеличить эмиссию света при прохождении через материал тока. В этих кристаллах молекулы расположены таким образом, что усиливают свечение. В результате электронные устройства на основе такого материала будут ярче и экономичнее аналогов.
«Это путь к прозрачным, лёгким, гибким (небьющимся) источникам света для различного применения. Производство органических электронных устройств потенциально дешевле обычных, а ещё оно может быть «зелёным» и менее энергозатратным. Обычный дисплей как сэндвич: электрод, потом транзистор, светодиод. Многослойная структура. А здесь устройство ориентировано в плоскости: электрод слева, электрод справа, а в центре излучающая область. Оно очень тонкое, около 10 нм, может быть полностью прозрачным и излучает поляризованный свет в нужном направлении. На следующем этапе мы планируем сделать эффективный органический 2D-транзистор, который позволит создать дисплей нового поколения и органический лазер, питаемый электричеством, а также заняться вопросом стабильности светотранзисторов», — рассказал RT руководитель группы органической электроники, доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Дмитрий Паращук.