В настоящее время, постепенно набирает обороты использование органических светодиодов(OLED) в повседневных приложениях, таких как телевизоры, дисплеи цифровых камер и мобильные телефоны.

Органические светодиоды представляют собой электролюминисцентный слой органического полупроводника, помещенный между двумя электродами, один из которых является прозрачным. К преимуществам органических светодиодов, относится например возможность генерации излучения в широкой спектральной полосе, что позволяет получать белый свет, и низкое энергопотребление.

Так же важным преимуществом является относительная простота технологии производства и последующей переработки OLED. Однако, несмотря на использование органических веществ в качестве светоизлучающего слоя, для работы существующих устройств требуется как минимум один металлический электрод. Причем существующие устройства содержат как правило оксид индия или щелочные металлы, что удорожает их, и затрудняет переработку.

Рис 1. Схема LEC с графеновым электродом

Недавно, исследователи из Швеции и США использовали графен в качестве прозрачного катода в устройстве похожем на OLED, названном ими светоизлучающей электрохимической ячейкой (light-emitting electrochemical cell — LEC). Данное устройство является одним из первых полностью органических, или «пластиковых» электронных устройств.

Устройство было изготовлено исследовательской группой под руководством Manish Chhowalla. Первый этап работы проходил в университете Rutgers в США. Исходным материалом для изготовления прозрачного графенового электрода послужила суспензия хлопьев оксида графена в кислотном растворе. После фильтрования суспензии, и нанесения полученного материала на кварцевую подложку, получилась пленка, которую подвергли температурной обработке в печи, заполненной инертным газом.

Полученный в результате «химически выкроенный графен» был использован на следующем этапе, который осуществленном группой Nathaniel Robinson в университете Umea в Швеции. Здесь исследователи нанесли на графеновую подложку смесь из коммерческого электролюминисцентного материала Super Yellow, полимера PEO и соли KCF3SO3. Далее исследователи покрыли полученный композит промышленно изготовляемой смесью включающей полимер Clevios V3. Это покрытие играет роль верхнего электрода LEC (см. рис 1).

Полученное устройство, начинало излучать свет при напряжении 2,8 В. Оно представляет собой полностью органическую слоистую структуру, аналогичную OLED, но не содержащую металлических электродов. Как утверждает Robinson, это означает, что устройство может быть переработано по намного более простой технологии. Структура может быть использована в дисплеях, как и OLED.

Рис 2. Фотография LEC со стороны прозрачного графенового катода в процессе излучения

Исследователи измерили квантовую эффективность (т. е. величину, характеризующую долю носителей заряда, испытывающих рекомбинацию с испусканием фотона) и эффективность преобразования электрической энергии в световую. Они составили 9 Кд/A и 5 Лм/Вт соответственно, при напряжении 4 В. Эти величины весьма близки к соответствующим показателям для аналогичных полимерных LEC устройств.

Так же тестировалось устройство с графеновым анодом, это означает, что графен может быть использован в обоих электродах.

В настоящее время, Шведская группа изучает механизм работы графена в данном устройстве и ищет способы увеличения его эффективности и срока надежной работы. Так же ведутся работы по адаптации процесса производства графена, для использования его вместе с гибкими подложками.

Автор Belle Dumé.

Перевод Нефедова М. А.