Светоизлучающая электрохимическая ячейка ( LEC или LEEC ) представляет собой твердотельное устройство , которое генерирует свет от электрического тока ( электролюминесценция ). LEC обычно состоят из двух металлических электродов, соединенных (например, сэндвичем) органическим полупроводником, содержащим подвижные ионы. За исключением мобильных ионов, их структура очень похожа на структуру органических светодиодов (OLED).
LEC обладают большинством преимуществ OLED, а также дополнительными:
- Устройство меньше зависит от разницы в работе выхода электродов. Следовательно, электроды могут быть изготовлены из одного и того же материала (например, золота). Точно так же устройство все еще может работать при низких напряжениях. [1] [2]
- В качестве электродов использовались недавно разработанные материалы, такие как графен [3] или смесь углеродных нанотрубок и полимеров [4] , что устраняет необходимость в использовании оксида индия и олова в качестве прозрачного электрода.
- Толщина активного электролюминесцентного слоя не критична для работы устройства. Это значит, что:
- LEC могут быть напечатаны [5] с помощью относительно недорогих процессов печати (где контроль толщины пленки может быть затруднен).
- В плоской конфигурации устройства можно напрямую наблюдать за работой внутреннего устройства. [6]
Существует два различных типа LEC: на основе неорганических комплексов переходных металлов (iTMC) или светоизлучающих полимеров. Устройства iTMC часто более эффективны, чем их аналоги на основе LEP, из-за того, что механизм излучения является фосфоресцентным, а не флуоресцентным. [7]
Хотя электролюминесценция наблюдалась ранее в подобных устройствах, изобретение полимера LEC приписывается Pei et al. [8] С тех пор многочисленные исследовательские группы и несколько компаний работали над улучшением и коммерциализацией устройств.
В 2012 году было сообщено о первом собственно растяжимом LEC с использованием эластомерного излучающего материала (при комнатной температуре). Диспергирование ионного комплекса переходного металла в эластомерной матрице позволяет изготавливать собственно растягиваемые светоизлучающие устройства, которые обладают большими площадями излучения (~ 175 мм2) и выдерживают линейную деформацию до 27% и повторяющиеся циклы деформации 15%. Эта работа демонстрирует пригодность этого подхода для новых применений в подходящем освещении, которое требует равномерного рассеянного излучения света на больших площадях. [9]
В 2012 году сообщалось о производстве органических светоизлучающих электрохимических ячеек (LEC) с использованием процесса, совместимого с рулонами, в условиях окружающей среды. [10]
В 2017 году новый подход к дизайну, разработанный группой шведских исследователей, обещал обеспечить значительно более высокую эффективность: 99,2 кд A -1 при яркости 1910 кд м -2 . [11]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Gao, J .; Дэйн, Дж. (2003). «Плоские полимерные светоизлучающие электрохимические элементы с чрезвычайно большим межэлектродным расстоянием». Письма по прикладной физике . 83 (15): 3027. Bibcode : 2003ApPhL..83.3027G . DOI : 10.1063 / 1.1618948 .
- ^ Шин, J.-H .; Дзвилевский, А .; Ивасевич, А .; Xiao, S .; Fransson, Å .; Анках, штат Джорджия; Эдман, Л. (2006). «Излучение света при 5 В от полимерного устройства с миллиметровым межэлектродным зазором». Письма по прикладной физике . 89 (1): 013509. Bibcode : 2006ApPhL..89a3509S . DOI : 10.1063 / 1.2219122 .
- ^ Матыба, П .; Yamaguchi, H .; Eda, G .; Chhowalla, M .; Эдман, Л .; Робинсон, Северная Дакота (2010). «Графен и мобильные ионы: ключ к полностью пластиковым светоизлучающим устройствам на основе растворов». САУ Нано . 4 (2): 637–42. CiteSeerX 10.1.1.474.2436 . DOI : 10.1021 / nn9018569 . PMID 20131906 .
- ^ Yu, Z .; Hu, L .; Liu, Z .; Вс, М .; Wang, M .; Grüner, G .; Пей, К. (2009). «Полностью сгибаемые полимерные светоизлучающие устройства с углеродными нанотрубками в качестве катода и анода». Письма по прикладной физике . 95 (20): 203304. Bibcode : 2009ApPhL..95t3304Y . DOI : 10.1063 / 1.3266869 .
- ^ Mauthner, G .; Ландфестер, К .; Kock, A .; Bruckl, H .; Каст, М .; Stepper, C .; Список, EJW (2008). "Светоизлучающие устройства с поверхностной ячейкой для струйной печати из водной полимерной дисперсии". Органическая электроника . 9 (2): 164–70. DOI : 10.1016 / j.orgel.2007.10.007 .
- ^ Gao, J .; Дэйн, Дж. (2004). «Визуализация электрохимического легирования и образования светоизлучающих переходов в сопряженных полимерных пленках». Письма по прикладной физике . 84 (15): 2778. Bibcode : 2004ApPhL..84.2778G . DOI : 10.1063 / 1.1702126 .
- ^ Тан, Ши; Эдман, Людвиг (13.06.2016). «Светоизлучающие электрохимические элементы: обзор последних достижений». Темы современной химии . 374 (4): 40. DOI : 10.1007 / s41061-016-0040-4 . ISSN 2365-0869 . PMID 27573392 .
- ^ Пей, QB; Ю., Г .; Zhang, C .; Ян, Й .; Heeger, AJ (1995). «Полимерные светоизлучающие электрохимические элементы». Наука . 269 (5227): 1086–8. Bibcode : 1995Sci ... 269.1086P . DOI : 10.1126 / science.269.5227.1086 . PMID 17755530 .
- ^ Filiatrault, HL; Портеус, GC; Кармайкл, РС; Дэвидсон, GJE; Кармайкл, ТБ (2012). «Растягиваемые светоизлучающие электрохимические элементы с использованием эластомерного излучающего материала». Современные материалы . 24 (20): 2673–8. DOI : 10.1002 / adma.201200448 . PMID 22451224 .
- ^ Sandström, A .; Плотина, ВЧ; Кребс, ФК; Эдман, Л. (2012). «Производство гибких органических светоизлучающих устройств большой площади с использованием щелевого покрытия» . Nature Communications . 3 : 1002. Bibcode : 2012NatCo ... 3.1002S . DOI : 10.1038 / ncomms2002 . PMC 3432459 . PMID 22893126 .
- ^ Тан, S .; Sandström, A .; Lundberg P .; Lanz, T .; Larsen, C .; van Reenen, S .; Кемеринк, М .; Эдман, Л. (30 октября 2017 г.). «Правила проектирования для светоизлучающих электрохимических ячеек, обеспечивающих яркость при внешней квантовой эффективности 27,5%» . Nature Communications . 8 (1190 (2017)): 1190. Bibcode : 2017NatCo ... 8.1190T . DOI : 10.1038 / s41467-017-01339-0 . PMC 5662711 . PMID 29085078 .
