Diody OLED emitujące światło w zakresie bliskiej podczerwieni otworzą nowe rynki
Wysoki koszt urządzeń OLED oznacza, że ciągle nie są one szeroko dostępne, ale nie ma wątpliwości, że ich niepowtarzalne właściwości i ekonomia skali sprawią, że kiedyś trafią one również do mniej zamożnych nabywców. Zanim to się stanie, naukowcy realizujący projekt OSNIRO (Organic Semiconductors for NIR Optoelectronics) zbadali specyficzną grupę diod OLED emitujących światło w zakresie bliskiej podczerwieni (o długości fali większej niż 700 nm). Wykorzystując najnowsze odkrycia dotyczące syntezy BODIPY – klasy związków pochodnych boru, zespół zademonstrował diody OLED o szczytowym poziomie emisji 720 nm i zewnętrznej wydajności kwantowej do 1,1%, co jest jednym z najlepszych wyników osiągniętych przez diody NIR-OLED nie zawierające metali ciężkich lub toksycznych. Oznacza to między innymi, że zastosowanie bioczujników opartych na diodach NIR OLED staje się realne. „Opracowanych i przetestowanych zostało kilka nowych materiałów nadprzewodzących cechujących się elektroluminescencją NIR, a najlepsze wyniki osiągnięto przy zastosowaniu systemów dwuelementowych złożonych z emitera NMR zatopionego w półprzewodzącej matrycy polimerowej” – wyjaśnia prof. dr Ullrich Scherf, koordynator naukowy projektu OSNIRO. „Ponadto wprowadzone zostały systemy dwuelementowe do zastosowania jako fotodetektory NIR oparte na połączeniu komponentu donorowego pochłaniającego NIR z akceptorem fulerenowym”. Prof. dr Scherf określa wyniki osiągane przez te przyrządy elektroluminescencyjne oraz fotowoltaiczne NIR jako „obiecujące”. Obejmują one usprawnienie ogniw słonecznych dzięki sprawności przetwarzania energii przekraczającej 11%, przy jednoczesnym zapewnieniu zwiększonej zewnętrznej wydajności kwantowej (EQE) oraz obniżeniu wartości prądu ciemnego. Jeden z fotodetektorów osiągnął współczynnik EQE na poziomie 67% przy długości fali 800 nm. A to dopiero pierwsze z usprawnień, które konsorcjum ma nadzieję umożliwić. Jak zauważa prof. dr Scherf: „nasze przyrządy można dalej ulepszać dzięki optymalizacji materiałów, wzajemnego stosunku składników, elektrod itp.” Dalsze badania już się rozpoczęły w ramach bilateralnej współpracy pomiędzy partnerami w projekcie, w tym potencjalnymi odbiorcami, takimi jak firmy Siemens Healthcare i Advent Technologies. Nowa generacja naukowców Poza pracami badawczo-rozwojowymi projekt OSNIRO skupiał się również na rozwoju umiejętności. Młodzi chemicy, fizycy, inżynierowie i materiałoznawcy przeszli intensywne przeszkolenie w dziedzinie przyrządów optoelektronicznych wykorzystujących materiały organiczne w zakresie emisji NIR. Do programu szkoleniowego przyjęto 17 uczestników, którzy otrzymali szansę pracy nad własnymi projektami naukowymi, co zaowocowało publikacją 29 artykułów w wysoko notowanych czasopismach. Jeśli chodzi o zastosowanie urządzeń, firma SHC, partner w projekcie, złożyła już wniosek patentowy, a wkrótce pojawią się następne. Prof. dr Scherf jest pewien, że w okresie od trzech do pięciu lat projekt OSNIRO umożliwi komercjalizację takich produktów, jak gogle noktowizyjne lub przyrządy do obrazowania i czujniki biomedyczne.
Słowa kluczowe
OSNIRO, OLED, bliska podczerwień, noktowizja, półprzewodniki, fotodetektory, fotowoltaika, ogniwa słoneczne
