Светоизлучающий электрохимический элемент - Light-emitting electrochemical cell

А светоизлучающий электрохимический элемент (LEC или же LEEC) представляет собой твердотельное устройство, которое генерирует свет из электрического тока (электролюминесценция ). LEC обычно состоят из двух металлических электродов, соединенных (например, сэндвичем) органический полупроводник содержащие подвижные ионы. За исключением подвижных ионов, их структура очень похожа на структуру органический светоизлучающий диод (OLED).

LEC обладают большинством преимуществ OLED, а также дополнительными:

  • Устройство меньше зависит от разницы в рабочая функция электродов. Следовательно, электроды могут быть изготовлены из одного материала (например, золота). Точно так же устройство все еще может работать при низких напряжениях.[1][2]
  • Недавно разработанные материалы, такие как графен[3] или смесь углеродные нанотрубки и полимеры[4] использовались в качестве электродов, что исключает необходимость использования оксид индия и олова для прозрачного электрода.
  • Толщина активного электролюминесцентного слоя не критична для работы устройства. Это означает, что:
  • LEC можно распечатать[5] с относительно недорогими процессами печати (где сложно контролировать толщину пленки).
  • В плоской конфигурации устройства можно напрямую наблюдать за работой внутреннего устройства.[6]

Существует два различных типа LEC: на основе неорганических комплексов переходных металлов (iTMC) или светоизлучающих полимеров. Устройства iTMC часто более эффективны, чем их аналоги на основе LEP, из-за того, что механизм излучения является фосфоресцентным, а не флуоресцентным.[7]

В то время как электролюминесценция наблюдалась ранее в подобных устройствах, изобретение полимера LEC приписывается Pei et al.[8] С тех пор многочисленные исследовательские группы и несколько компаний работали над улучшением и коммерциализацией устройств.

В 2012 году было сообщено о первом собственно растяжимом ЛЭК с использованием эластомерного излучающего материала (при комнатной температуре). Диспергирование ионного комплекса переходного металла в эластомерной матрице позволяет изготавливать собственно растяжимые светоизлучающие устройства, которые обладают большими площадями излучения (~ 175 мм2) и выдерживают линейные деформации до 27% и повторяющиеся циклы деформации 15%. Эта работа демонстрирует пригодность этого подхода для новых приложений в подходящем освещении, которое требует равномерного рассеянного излучения света на больших площадях.[9]

В 2012 году изготовление органический светоизлучающие электрохимические ячейки (LEC) с использованием рулонный сообщалось о совместимом процессе в условиях окружающей среды.[10]

В 2017 году новый подход к дизайну, разработанный группой шведских исследователей, обещал обеспечить существенно более высокую эффективность: 99,2 кд A−1 при яркой яркости 1910 кд м−2.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Gao, J .; Дэйн, Дж. (2003). «Плоские полимерные светоизлучающие электрохимические элементы с чрезвычайно большим межэлектродным расстоянием». Письма по прикладной физике. 83 (15): 3027. Bibcode:2003АпФЛ..83.3027Г. Дои:10.1063/1.1618948.
  2. ^ Shin, J.-H .; Дзвилевский, А .; Iwasiewicz, A .; Xiao, S .; Fransson, Å .; Анках, Г. Н .; Эдман, Л. (2006). «Излучение света при 5 В от полимерного устройства с миллиметровым межэлектродным зазором». Письма по прикладной физике. 89 (1): 013509. Bibcode:2006АпФЛ..89а3509С. Дои:10.1063/1.2219122.
  3. ^ Матыба, П .; Yamaguchi, H .; Eda, G .; Chhowalla, M .; Эдман, Л .; Робинсон, Н. Д. (2010). «Графен и мобильные ионы: ключ к полностью пластиковым светоизлучающим устройствам на основе растворов». САУ Нано. 4 (2): 637–42. CiteSeerX  10.1.1.474.2436. Дои:10.1021 / nn9018569. PMID  20131906.
  4. ^ Ю, З .; Hu, L .; Liu, Z .; Вс, М .; Wang, M .; Grüner, G .; Пей, К. (2009). «Полностью сгибаемые полимерные светоизлучающие устройства с углеродными нанотрубками в качестве катода и анода». Письма по прикладной физике. 95 (20): 203304. Bibcode:2009АпФЛ..95т3304Г. Дои:10.1063/1.3266869.
  5. ^ Mauthner, G .; Ландфестер, К.; Kock, A .; Bruckl, H .; Каст, М .; Stepper, C .; Лист, Э. Дж. У. (2008). "Светоизлучающие устройства с поверхностной ячейкой для струйной печати из водной полимерной дисперсии". Органическая электроника. 9 (2): 164–70. Дои:10.1016 / j.orgel.2007.10.007.
  6. ^ Gao, J .; Дэйн, Дж. (2004). «Визуализация электрохимического легирования и образования светоизлучающих переходов в сопряженных полимерных пленках». Письма по прикладной физике. 84 (15): 2778. Bibcode:2004АпФЛ..84.2778Г. Дои:10.1063/1.1702126.
  7. ^ Тан, Ши; Эдман, Людвиг (13.06.2016). "Светоизлучающие электрохимические элементы: обзор последних достижений". Темы современной химии. 374 (4): 40. Дои:10.1007 / s41061-016-0040-4. ISSN  2365-0869. PMID  27573392.
  8. ^ Pei, Q.B .; Ю., Г .; Zhang, C .; Ян, Й .; Хигер, А. Дж. (1995). «Полимерные светоизлучающие электрохимические элементы». Наука. 269 (5227): 1086–8. Bibcode:1995Научный ... 269.1086P. Дои:10.1126 / science.269.5227.1086. PMID  17755530.
  9. ^ Филиатро, Х.Л .; Porteous, G.C .; Кармайкл, Р. С .; Дэвидсон, Г. Дж. Э .; Кармайкл, Т. Б. (2012). «Растягиваемые светоизлучающие электрохимические элементы с использованием эластомерного излучающего материала». Современные материалы. 24 (20): 2673–8. Дои:10.1002 / adma.201200448. PMID  22451224.
  10. ^ Sandström, A .; Dam, H. F .; Krebs, F.C .; Эдман, Л. (2012). «Производство гибких органических светоизлучающих устройств большой площади с использованием щелевого покрытия». Nature Communications. 3: 1002. Bibcode:2012НатКо ... 3.1002S. Дои:10.1038 / ncomms2002. ЧВК  3432459. PMID  22893126.
  11. ^ Tang, S .; Sandström, A .; Lundberg P .; Lanz, T .; Larsen, C .; van Reenen, S .; Кемеринк, М .; Эдман, Л. (30 октября 2017 г.). «Правила проектирования для светоизлучающих электрохимических ячеек, обеспечивающих яркость при внешней квантовой эффективности 27,5%». Nature Communications. 8 (1190 (2017)): 1190. Bibcode:2017 НатКо ... 8.1190 т. Дои:10.1038 / s41467-017-01339-0. ЧВК  5662711. PMID  29085078.