OLED-пікселі тепер можна друкувати напряму: до чого тут електролюмінесцентні фоторезистори
Вчені з Університету Цюриха у Швейцарії навчили органічний OLED-піксель друкуватися так само, як звичайний мікрочип, без випаровування металевих масок і без ризику розчинити органічний шар агресивною хімією фотолітографії. Мінімальний розмір такого пікселя вже становить 110 нанометрів, а ефективність світловипромінювання досягла 13,3%. Роботу опублікували у журналі Nature.
У чому проблема мультиколірних OLED-мікродисплеїв
- Дослідники пояснюють, чому виробництво кольорових мікродисплеїв зайшло у глухий кут. Неорганічні світлодіоди роблять із напівпровідників III-V групи, а це вимагає дуже високої температури під час виробництва і складного переносу тонких шарів з однієї пластини на іншу.
- Коли піксель стає меншим за 10 мікрометрів, такі світлодіоди починають гірше світити через дефекти на краях структури.
- Органічні матеріали здавались гарним виходом із ситуації, бо їхній світловипромінювальний шар не має чіткої кристалічної структури і його можна наносити при низькій температурі прямо на кремнієві пластини, з яких роблять чипи.
- Проблема в тому, що органіка псується від розчинників і проявників, які використовують у звичайній фотолітографії.
- Тому досі OLED наносили іншими способами: напиленням через маски або струменевим друком. Обидва методи дають гірше зображення і гірше суміщення шарів, ніж фотолітографія.
Як влаштовані електролюмінесцентні фоторезистори ELPR
Автори дослідження назвали новий матеріал електролюмінесцентними фоторезисторами, скорочено ELPR. Ідея друкувати OLED звичайною фотолітографією з'явилась ще на початку 2000-х, але тодішні матеріали світили дуже слабко, ефективність була нижче 2%, бо світні частинки розташовувались хаотично і гасили світло одна одної.
Цього разу вчені зібрали молекулу у вигляді зірки з кількома «променями» і одним світним центром (TADF-емітером). Кожен промінь складається з двох частин: внутрішньої, яка утримує енергію біля центра, і зовнішньої, яка твердне під дією ультрафіолету. Завдяки такій будові твердіє тільки зовнішній край молекули, а світний центр залишається неушкодженим.
Після того як рисунок пікселів нанесли ультрафіолетом, нові матеріали показали ефективність світіння 13,3%. За словами дослідників, це великий крок вперед для матеріалів, які наносять напряму фотолітографією. Також команда перевірила, що матеріал витримує три фотолітографічні цикли поспіль під час виготовлення кольорового мікродисплея і не псується.
Якщо замість ультрафіолету використати електронний пучок, найменший розмір елемента вдалося зменшити до 110 нанометрів. Це вже близько до розмірів, які використовують у сучасних кремнієвих чипах.
Навіщо українцям електролюмінесцентні фоторезистори
- Для українських розробників дисплеїв і стартапів у сфері доповненої реальності технологія ELPR — це шанс дешевше робити прототипи мікродисплеїв, без дорогого обладнання для виробництва неорганічних світлодіодів.
- Українські компанії, що працюють з оптичними інтерфейсами чи носимою електронікою, отримують орієнтир для співпраці з виробниками CMOS-чипів ще на етапі розробки нових продуктів.
- Автори дослідження зазначають: зменшення розміру елемента до 110 нанометрів наближає органічні світлодіоди до щільності, яку задає сучасна кремнієва електроніка, а не навпаки, як було раніше з OLED-технологіями.
Источник: speka.ua