Напечатанные светодиоды
Специалисты из Инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе разработали технологию печати светодиодов на струйном принтере. Описание технологии опубликовано в журнале Advanced Materials.
Разработанные в конце прошлого века органические светоизлучающие диоды, или OLED, состоят из небольших органических молекул (полимеров). Они гибкие и производить их сегодня получается недорого. Но по словам Чуана Вонга, руководителя лаборатории, где велась новая разработка, OLED не особенно эффективны и живут относительно недолго. Эффективность неорганических LED, например, MicroLED, гораздо выше – они очень яркие и надёжные, однако не гибкие и очень дорогие.
Вонг заявил, что им удалось создать органически-неорганическую смесь, обладающую преимуществами обеих технологий. Инженеры использовали такой, уже известный кристаллический материал, как органометаллический перовскитный галогенид – однако с небольшим секретом.
Традиционно тонкие слои перовскита создают, добавляя его в жидком виде на плоскую вращающуюся подложку в центрифуге. Подложка вращается, жидкость растекается, и возникает тонкий слой. Затем из тонкого листа производят перовскитные светодиоды, или PeLED.
Однако, как можно представить, при раскрутке подложки довольно большое количество материала разбрызгивается и пропадает зря. Вонг сказал, что его команде пришла в голову идея — раз материал всё равно уже жидкий, почему бы не печатать им при помощи струйного принтера.
Такой метод экономит материал, к тому же его можно размещать только там, где это нужно – как чернила размещаются на бумаге, порождая буквы и другие символы. Кроме того так производство сильно ускоряется – вместо пяти-шести часов готовое изделие получается за 25 минут.
Кроме того, таким образом перовскитом можно печатать на разных необычных материалах – включая гибкие материалы, не сохраняющие форму при вращении, типа резины. По словам Вонга было бы здорово создать устройство размером с телефон, которое можно было бы растянуть до размеров планшета.
Однако одной только гибкой подложки недостаточно – сами светодиоды из перовскита эластичностью не обладают. Эту проблему решил один из инженеров лаборатории, Джуний Джао, добавив неорганические кристаллы перовскита в органическую полимерную матрицу. У него получились эластичные, растягиваемые PeLED.
Гибкий PeLED
Доведение процесса до ума потребовало долгой работы и экспериментов, и сложнее всего было сделать так, чтобы разные слои материала не перемешивались. Поскольку все слои PeLED – перовскитный слой, два электрода и промежуточный слой – делались из жидкости, важно было сделать так, чтобы они не перемешивались.
Для этого требовалось подобрать подходящий полимер, создающий прослойку между слоем перовскита и другими слоями. Такой материал и наиболее подходящая его толщина были подобраны, после чего инженеры смогли напечатать первые гибкие PeLED. Команда подала заявку на патентование своей технологии.
Подобные светодиоды в будущем можно будет использовать в носимых гаджетах и других устройствах, требующих гибкости.
