Prototyp ekranu OLED z elektrodą grafenową

© Uniwersytet Łódzki

Obecnie grafen jest jednym z najbardziej obiecujących odkryć w nauce i elektronice. Jest o krystaliczna forma węgla, który ma tylko dwa wymiary - szerokość i długość - a jej grubość równa jest jednemu atomowi. Ponadto grafen jest elastyczny, przezroczysty, odznacza się przepuszczalnością światła rzędu 98% i bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło. Możliwość wykorzystania go do wytwarzania diod OLED, wykorzystujących samoistne organiczne źródła światła, otwiera nowe możliwości w zakresie elektroniki elastycznej. Pozwoli na stworzenie zginających się ekranów o grubości zaledwie kilku nanometrów, którymi będzie można pokryć dowolnie ukształtowaną powierzchnię. Obecnie wytwarzane zakrzywione ekrany telewizorów trzeba zabezpieczać sztywną powłoką - inaczej ulegną degradacji i stracą swoje właściwości. W tym przypadku w roli elektrody stosuje się ITO (tlenek indowo-cynowy), którego podstawową wadą jest kruchość, więc nie nadaje się do urządzeń elastycznych. Podczas wystaw i konferencji naukowych wielokrotnie były prezentowane elastyczne wyświetlacze. Na obecnym etapie nie pojawiły się na rynku konsumenckim ze względu na wysoką cenę. Zastosowanie nowych technologii prawdopodobnie pozwoliłoby zredukować cenę urządzeń.

Unikatowym rozwiązaniem autorstwa łódzkich naukowców było zmodyfikowanie tlenkiem renu warstwy grafenu, z którego wykonano elektrodę. 

'To było konieczne, ponieważ grafen, choć elastyczny i przejrzysty w 98 procentach, ma nieodpowiedni poziom tzw. pracy wyjścia, która sprawia, że dioda rozbłyska. Dopiero gdy do warstwy grafenu dołożyliśmy warstwę tlenku renu, poziom pracy wyjścia okazał się optymalny' - tłumaczył dr Paweł Krukowski z UŁ. - 'W Polsce nie ma przemysłu półprzewodnikowego, który pozwalałby na wytwarzanie matrycy według naszego pomysłu. Mamy za to pod ręką ren, który występuje w dużych ilościach w zagłębiu miedziowym na Dolnym Śląsku'

Łódzcy naukowcy pracują teraz nad doskonaleniem swego elastycznego wyświetlacza, szczegółowo badając jego działanie. To pierwsze takie urządzenie w Polsce i jedno z nielicznych na świecie.

'Rozwój urządzeń wyświetlających zdominuje elektronika elastyczna. Plastycznymi ekranami będzie można pokryć najdziwniej ukształtowane powierzchnie, np. narożniki budynków; wyobrażam sobie choćby samochody, które mają wszystkie słupki od środka oklejone elastycznymi monitorami, wyświetlającymi obraz z zewnątrz po to, by kierowca uniknął niebezpieczeństwa martwych stref widzenia. Już teraz wyświetlacze są montowane seryjnie w wielu modelach aut, a wkrótce ich elastyczne i przeźroczyste wersje mogą pokryć szyby samochodów, aby wspomóc kierowcę, a także dostarczyć rozrywki pasażerom' - powiedział dr Paweł Kowalczyk. 

'Elastyczne monitory pojawią się też w najzwyklejszych okularach. W wolnym czasie, na przykład podczas dłużącej się jazdy pociągiem, będzie można obejrzeć film na takich monitorach wklejonych w okulary od środka, przeczytać wiadomości, odebrać maile' - dodał dr Paweł Krukowski.

'Grafen zaistniał oficjalnie w 2004 roku; wtedy opublikowano pierwsze wyniki badań nad nim, a twórcy grafenu otrzymali w 2010 Nagrodę Nobla z fizyki. Tymczasem my na Uniwersytecie Łódzkim pracowaliśmy z tym materiałem już w 1999 roku. Ale wtedy nazywano go cienką warstwą węgla. Wówczas grafen był niedoceniany, dziś jest superhitem w nauce i elektronice' - mówił Paweł Kowalczyk. - 'Udowodniliśmy, że wydajne diody OLED na grafenie można z powodzeniem wytworzyć, co w przyszłości daje szansę wyprodukowania wyświetlacza. To nie są modele teoretyczne, tylko realnie działające urządzenia.'

Źródło: uni.lodz.pl