ساخت OLED‌های آند گرافنی کارآمد

گرافن می‌تواند برای جایگزینی آندهای شفاف که از اکسید قلع ایندیوم (ITO) گران‌قیمت ساخته می‌شوند در کاربردهایی مانند دیودهای نورگسیل آلی (OLEDها) ایده‌آل باشند. با اینحال، حتی بهترین OLEDهای آند گرافنی ساخته شده تا امروز برای گسیل پربازده نور ناتوان هستند، زیرا گرافن دارای تابع کار پایین و مقاومت ورقه‌ای بالاست. اکنون، پژوهشگرانی از کره جنوبی می‌گویند که با غلبه بر این مشکل‌ها، OLEDهای آند گرافنی کارآمدی ساخته‌اند.

گرافن می‌تواند برای جایگزینی آندهای شفاف که از اکسید قلع ایندیوم (ITO)
گران‌قیمت ساخته می‌شوند در کاربردهایی مانند دیودهای نورگسیل آلی (OLEDها)
ایده‌آل باشند. با اینحال، حتی بهترین OLEDهای آند گرافنی ساخته شده تا
امروز برای گسیل پربازده نور ناتوان هستند، زیرا گرافن دارای تابع کار
پایین و مقاومت ورقه‌ای بالاست. اکنون، پژوهشگرانی از کره جنوبی می‌گویند
که با غلبه بر این مشکل‌ها، OLEDهای آند گرافنی کارآمدی ساخته‌اند.

این محققان توانستند، OLEDهای آند گرافنی بسازند که بازده‌های نورافشانی
۳۷٫۲ lmW-1 در افزاره‌های فلورسانسی و ۱۰۲٫۷ lmW-1 در افزاره‌های فسفرسانسی
دارند. این اعداد بطور قابل‌ملاحظه‌ای از بازده‌های OLEDهای هم ارز ساخته
شده از آند ITO بزرگ‌تر هستند. این نتیجه تایید می‌کند که آندهای گرافنی می‌توانند
در ساخت بازه وسیعی از افزاره‌های اپتوالکترونیکی آلی انعطاف‌پذیر و
پربازده استفاده شوند.

 
یک OLED آند گرافنی سبز فلورسانسی.
تائی- وو لی از دانشگاه علم و صنعت پوهانگ (POSTECH) در کره و همکارانش روشی برای
افزایش تابع کار فیلم‌های گرافنی تا حد ۶ eV ارائه کرده‌اند. این پژوهشگران با
تغییر سطح گرافن با استفاده از ترکیبات پلیمری رسانای پخش شده در آب، مانند
PEDOT:PSS و یک یونومر پرفلوئورینه، به این موفقیت رسیدند. این تکنیک یک گرادیان
تابع کار از گرافن تا لایه آلی بالایی ایجاد می‌کند که متعاقبا اجازه تزریق ساده
حفره‌ها بدرون لایه آلی علی‌رغم وجود یک سد تزریق حفره‌ای مرتفع بین آند و این لایه
آلی، را می‌دهد. بنابراین شارش جریان از طریق این افزاره افزایش می‌یابد.

همچنین این گروه موفق به کاهش مقاومت ورقه‌ای گرافن تا نزدیکی ۳۰ Ω/sq با دوپ کردن
– p آن با مواد شیمیایی مانند HNO3 و AuCl3 شد. لی می‌گوید که این مقدار برای گرافن
جهت تبدیل به یک آند کارآمد برای کاربردهای OLED به اندازه کافی کم است و ولتاژ
عملکردی این افزاره تقریبا با مورد آند ITO یکسان است.

آند‌های گرافنی همچنین انعطاف‌پذیر هستند – چیزی که این گروه با انجام تست‌های خمشی
روی OLEDهای ساخته شده تایید کرد. لی گفت: “این آندهای گرافنی پایداری خمشی
فوق‌العاده‌ای با شعاع خمش هفتاد و پنجم صدم سانتی‌متر و کرنش یک و بیست و پنج صدم
درصد نشان دادند. مشاهده کردیم که این افزاره‌های گرافنی تقریبا همان چگالی جریان
را حتی بعد از ۱۰۰۰ مرتبه خم و راست شدن حفظ کردند.”

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Photonics منتشر
کرده‌اند.