Ученые из Великобритании показали, что диэлектрическая органическая пленка, добавленная в оптоэлектронное устройство (например, светодиод) между слоями неорганических магнитных наночастиц и органической полупроводниковой матрицей, повышает эффективность технологий преобразования электрической энергии в энергию света и обратно.

Технологии, позволяющие создавать гибкие оптоэлектронные устройства, интересны во многих ракурсах. Они могут применяться для создания датчиков, аккумулирования солнечной энергии, создания осветительных приборов и многих других приложений. Но постоянное повышение качества устройств требует разработки новых способов обработки поверхностей и дизайна материалов.

Два ключевых объекта, применяемых в данной области, – органические полупроводники и неорганические наночастицы с определенными свойствами. По отдельности эти материалы далеки от того, чтобы называться идеальными. Однако их сочетание может объединить в себе достоинства каждого, чтобы более эффективно использовать существующие свойства в оптоэлектронных технологиях. Один из способов создания такой «смеси» – сочетание металлических наночастиц и полупроводниковых квантовых точек.

Группа ученых из Великобритании предложила свою реализацию подобного «сотрудничества». Они использовали особенности поведения магнитных неорганических наночастиц на поверхности органических полупроводников и исследовали роль интерфейса между неорганическими частицами и матрицей из органики. В этом ракурсе ученые исследовали особенности гибридных органико-неорганических светодиодов.

В их работе использовались наночастицы FePt, имеющие диаметр около 5 нм (это было установлено при помощи просвечивающего электронного микроскопа). Данные по рентгеновской дифракции на этих наночастицах указывают на гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру. Эти частицы являются суперпарамагнитными, причем, температура блокирования в данном случае оказывается ниже комнатной. Кроме того, ученые применили дополнительную органическую диэлектрическую пленку между органическим полупроводником и неорганическими наночастицами; их эксперименты показали, что такая пленка имеет малое влияние на магнитные свойства наночастиц.

В рамках своих исследований, ученые повысили концентрацию наночастиц на органической матрице до 1% по весу и изучили фотофизические свойства полученной системы при помощи методик оптической спектроскопии и фотолюминесценции с разрешением по времени. Результаты показали слабую зависимость магнитных свойств от концентрации наночастиц. При этом в малых концентрациях исследователи отчетливо наблюдали улучшение рабочих характеристик исследуемого источника света. Выражалось это улучшение в снижении порогового напряжения и улучшении светимости устройства.

Очевидно, что магнитные наноколлоиды являются весьма перспективным материалом в ракурсе создания миниатюрных оптоэлектронных устройств. В данной работе учеными был исследован целый ряд подобных систем (с использованием различных материалов). Однако далеко не все из них показали описанное выше улучшение рабочих характеристик. Эта ситуация радикальным образом отличается от использования металлических или полупроводниковых наночастиц. Таким образом, требуется дальнейшее изучение взаимодействия между неорганическими наночастицами и органическим полупроводником для создания устройств с требуемыми рабочими характеристиками.