Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Изобретен новый тип органических светодиодов (OLED)

Изобретен новый тип органических светодиодов (OLED)
Ученые из Университета в Юте (University of Utah) изобрели новый «спинтронный» органический светоизлучающий диод (OLED), который обещает стать ярче, дешевле и экологичнее в сравнении с другими видами светодиодов, активно применяемых сейчас при производстве современных телевизоров, компьютерных мониторов, осветительных приборов, светофоров и многих других электронных устройств.


 

Спин-поляризованный органический светоизлучающий диод

«Это совершенно иная технология», - утверждает профессор физики Вали Вардени (Valy Vardeny) из Университета в Юте, главный автор научной работы, посвященной новому типу светодиодов. Исследование было опубликовано в выпуске журнала Science от 13 июля. «Эти новые органические светоизлучающие диоды должны превзойти по яркости обычные диоды».

Физики из Юты создали прототип нового типа LED – по-научному называющийся «спин-поляризованным органическим светоизлучающим диодом», или спиновый светодиод (spin-OLED) – который производит излучение оранжевого цвета. Доктор Вардени считает, что через пару лет с помощью новой технологии можно будет выпускать диоды красного и синего цвета, а также, возможно, и белые спиновые светодиоды.

 

Оранжевый свет, излучаемый органическим светодиодом нового типа

 

Впрочем, должно пройти не менее пяти лет, прежде чем новые светодиоды попадут на массовый рынок, поскольку сейчас они способны работать только при температурах не выше минус двух градусов по Цельсию, а следовательно их предстоит серьезно улучшить, чтобы новые светодиоды могли функционировать при комнатной температуре, добавляет Вардени.

Профессор Вали Вардени изобрел новый тип LED в сотрудничестве с То Нгуеном (Tho D. Nguyen), старшим преподавателем физики, и Итаном Еренфроендом (Eitan Ehrenfreund), физиком из Израильского Технологического Института в Хайфе.

Исследование спонсировалось Национальным Научным Фондом США (NSF), Департаментом Энергетики США, Израильским Научным Фондом и Совместным Американо-Израильским Научным Фондом. Научная работа является частью инициативы Центра инженерных наук и новых материалов Университета Юты, который получает финансирование от NSF и Исследовательского научно-технологического фонда штата Юты.

 

Эволюция технологий LED и OLED

Самые первые светодиоды, представленные в ранних 1960-х, базировались на стандартных полупроводниках, генерирующих видимое излучение. Более продвинутые органические светодиоды, использующие органические полимерные, или «пластиковые», полупроводники, приобрели большую популярность лишь в последнее десятилетие. OLED-дисплеи можно увидеть в мобильных электронных устройствах вроде смартфонов, цифровых камер и медиаплееров.  Ожидается, что в скором времени органические светодиоды станут применяться и для комнатного освещения.  А уже в этом году в магазинах электроники появятся телевизоры, оснащенные большими OLED-дисплеями.

Что касается нового типа органических светодиодов, созданного физиками из Юты, он также основан на органических полупроводниках, однако не является просто электронным устройством, которое хранит некоторые данные, закодированные зарядами электронов. Это именно «спинтронное» устройство, в котором спины электронов служат в качестве носителей информации.

Изобретение нового спин-OLED стало возможным благодаря другому устройству – органическому спиновому затвору (organic spin valve), о создании которого доктор Вардени и его коллеги сообщили в журнале Nature в 2004 году. Оригинальный спиновый затвор был способен лишь регулировать протекание электрического заряда, но исследователи надеялись, что им когда-нибудь удастся модифицировать его таким образом, чтобы он мог излучать свет, то есть из органического спинового затвора сделать органический светодиод.

«На это у нас ушло восемь лет», - говорит профессор Вардени. Спиновые затворы – это электрические «переключатели», использующиеся в компьютерах, телевизорах, смартфонах и многих других электронных устройствах. Они были названы затворами потому, что задействуют свойство электронов, известное как «спин», передавать информацию. Спин определяется как собственный момент импульса элементарных частиц. Спины электронов могут иметь одно из двух направлений: вверх или вниз, которые соответствуют нулям и единицам в бинарном коде.

Органические спиновые затворы состоят из трех слоев: органического слоя, действующего как полупроводник и располагающегося между двух других слоев – металлических электродов-ферромагнетиков. В новом спиновом светодиоде, один из ферромагнетических металлических электродов изготовлен из кобальта, а другой – из химически сложной субстанции, называющейся лантанно-стронциевой окисью магния (lanthanum strontium manganese oxide). Органический слой в новом OLED получен из полимера с необычным наименованием «дейтерированный DOO-PPV», который и является полупроводником, излучающим оранжевый свет.

Ширина светодиода, также как и его длина, составляет 300 микрометров (что равно суммарной ширине от трех до шести человеческих волос), а высота – около 40 нанометров (то есть примерно в тысячу раз тоньше волоса человека).

Под воздействием малого напряжения отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные «электронные дыры» проходят через органический полупроводник. Если к электронам применяется магнитное поле, спины электронов и электронных дыр в полупроводнике можно выравнивать параллельно или же в противоположных направлениях.

 

Два достижения, сделавших возможным появление нового типа OLED

В своем новом исследовании физики указывают на два важных достижения в области новых материалов, которые были использованы для создания новых «биполярных» органических спиновых затворов, позволяющих спиновому светодиоду испускать свет, вместо того чтобы просто регулировать электрический ток, как это делали органические затворы предыдущего поколения.

Первое из достижений связано с заменой обычного водорода на дейтерий в органическом слое спинового затвора. Дейтерий – это тяжелый водород, а точнее, атом водорода с одним лишним нейтроном, добавленным к протону и электрону. По словам профессора Вардени, использование дейтерия сделало процесс излучения света новым спиновым светодиодом более эффективным.

Второе достижение заключалось в применении крайне тонкого слоя фторида лития, размещенного на электроде из кобальта. Этой слой позволяет отрицательно заряженным электронам проникать в спиновый затвор с одной стороны, тогда как положительно заряженные электронные дыры попадают в затвор с другой стороны. Это и делает спиновый затвор «биполярным» - в отличие от предыдущих затворов, через которые могли протекать только электронные дыры.

Спиновый светодиод генерирует свет в видимом диапазоне под воздействием напряжения

 

Именно способность затвора пропускать через себя и электроны, и электронные дыры прямо связана с его свойством испускать видимый свет. Когда электрон рекомбинирует с электронной дырой, высвобождающаяся в результате энергия излучается в виде света. «Когда они встречаются, из них возникает «экситон», эти экситоны и дают нам свет», - объясняет профессор Вардени. Он также отмечает, что устройство, через которое проходят не только электронные дыры, но и электроны, выдерживает работу с электрическим током большей силы и излучает свет, интенсивность которого можно регулировать с помощью магнитного поля, в то время как другие типы светодиодов требуют дополнительную электрическую энергию для увеличения интенсивности светового потока.

Существующие светодиоды могут излучать свет только одного из трех цветов: красного, синего или зеленого – в зависимости от типа используемого полупроводника. Новые же спиновые светодиоды – поясняет профессор Вардени - особенно замечательны тем, что одно устройство, сделанное по такой технологии, способно давать разные цвета, которые соответствуют определенным значениям магнитного поля.  Наконец, устройства на базе органических светодиодов более дешевые в сравнении с обычными кремниевыми полупроводниками, а производство органических светодиодов оставляет меньше токсичных отходов.

----------

Многие уже давно зарабатывают в интернете. Стоит попробовать самому начать свое дело. Вам поможет платформа для вебинара. Попробуйте свои силы. возможно вы можете поделиться вашим опытом с другими.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
VLBA выполнил первое прямое измерение расстояния до магнитара

VLBA выполнил первое прямое измерение расстояния до магнитара

Астрономы, использующие VLBA (Антенная решётка со сверхдлинными базами), провели первое прямое геометрическое измерение расстояния до магнитара в галактике Млечный Путь - измерение, которое может помочь определить, являются ли они источниками загадочных быстрых радиовсплесков (FRB).

Магнитары - это разнообразные нейтронные звезды, сверхплотные останки массивных звезд, взорвавшихся как сверхновые, с чрезвычайно сильными магнитными полями. Типичное магнитное поле магнитара в триллион раз сильнее, чем земное, что делает магнитары самыми магнитными объектами во Вселенной. Они могут испускать сильные всплески рентгеновского и гамма-излучения, и в последнее время стали ведущими кан...
19.09.20 14:33
0
0
Четыре самых многообещающих мира для инопланетной жизни в Солнечной системе

Четыре самых многообещающих мира для инопланетной жизни в Солнечной системе

Биосфера Земли содержит все известные ингредиенты, необходимые для жизни, какой мы ее знаем. В широком смысле это: жидкая вода, по крайней мере, один источник энергии и перечень биологически полезных элементов и молекул.

Но недавнее открытие биогенного фосфина в облаках Венеры напоминает, что некоторые из этих ингредиентов существуют и в других местах Солнечной системы. Так где же другие наиболее перспективные места для внеземной жизни? Марс Марс - один из самых похожих на Землю миров Солнечной системы. У него 24,5-часовой день, полярные ледяные шапки, которые расширяются и уменьшаются в зависимости от времени г...
18.09.20 20:16
0
0
Может ли жизнь пережить смерть звезды?

Может ли жизнь пережить смерть звезды?

Когда умирают звезды, похожие на наше Солнце, все, что остается, - это ядро ??- белый карлик. По мнению исследователей Корнельского университета, планета, вращающаяся вокруг белого карлика, дает многообещающую возможность определить, сможет ли жизнь пережить смерть своей звезды.

В исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, они показывают, как будущий космический телескоп НАСА Джеймс Уэбб сможет находить признаки жизни на землеподобных планетах, вращающихся вокруг белых карликов. Планета, вращающаяся вокруг маленькой звезды, производит сильные атмосферные сигналы, когда проходит впереди или мимо своей звезды. Белые карлики доводят это до крайности: они ...
17.09.20 18:49
0
1
Ученые создали космическую периодическую таблицу

Ученые создали космическую периодическую таблицу

Новый анализ эволюции галактик показывает, что столкновения нейтронных звезд не создают того количества химических элементов, которое предполагалось. Исследование также показывает, что современные модели не могут объяснить имеющееся количество золота в космосе, что создает астрономическую тайну.

В ходе работы была создана Периодическая таблица нового вида, показывающая звездное происхождение природных элементов от углерода до урана. Весь водород во Вселенной, включая каждую его молекулу на Земле, был создан в результате Большого взрыва, который также произвел много гелия и лития, но не более того. Остальные естественные элементы создаются ядерными процессами, происходящими внутри звезд. ...
16.09.20 17:30
0
0
Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация наносит вред как тканям, так и материалам. Но инженеры из Массачусетского технологического института крайне удивились, обнаружив, что она может помочь некоторым сплавам восстановиться, продлив срок их полезного использования.

Это поможет в проектировании будущих электростанций. Известно, что в ядерных реакторах радиация ускоряет коррозию большинства материалов, что приводит к возможному выходу из строя и вероятным катастрофическим последствиям. Поэтому в новом исследовании ученые из MIT и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли намеревались определить, насколько вредна коррозия при разных уровнях радиации. Но их...
10.07.20 18:40
0
9
Бионический 3D глаз может обеспечить сверхчеловеческое зрение

Бионический 3D глаз может обеспечить сверхчеловеческое зрение

Человеческий глаз - невероятно сложный орган, поэтому неудивительно, что его нелегко реконструировать.

Исследователи представили первый в мире искусственный 3D глаз, который не только превосходит другие устройства, но и способен видеть лучше оригинала. Бионические глаза появляются как способ восстановить зрение людям, потерявшим его, и даже тем, у кого его никогда не было. В настоящее время наиболее продвинутыми являются версии таких компаний, как Bionic Vision Australia и Second Sight, которые уж...
11.06.20 18:35
0
7
Нанотехнологии – революционные возможности для системы энергоснабжения

Нанотехнологии – революционные возможности для системы энергоснабжения

Тенденции в развитии энергетики, особенно в кризисные времена, когда бесперебойное энергоснабжение является непременным условием выживания, а также в связи с планами ЕС по постепенному отказу от ископаемого топлива в период до 2050 года подразумевают перевод энергетики на генерацию без выбросов СО2 в атмосферу.

И ставят вопрос о разработке способов генерации электроэнергии, не связанных с традиционной энергетикой и базирующейся на использовании новейших материалов.В настоящее время многие научные исследования в той или иной мере связаны с возможностью преобразования падающего на Землю потока солнечных частиц. Данное направление работ является очень перспективным в связи с  появлением новых мате...
15.04.20 18:35
0
6
Новый метод сделает краски из графена

Новый метод сделает краски из графена

Графен универсален, но есть одна проблема – он не диспергирует в воде. Но швейцарские исследователи нашли относительно простой способ сделать это.

Оксид графена - это другая форма материала, которая может обеспечить стабильную дисперсию в воде, а затем может быть использована в качестве графеновой краски. Графен представляет собой двумерный слой атомов углерода, расположенный в виде шестиугольника. Этот обманчиво простой материал обладает рядом полезных свойств - он невероятно легкий, тонкий и гибкий, но при этом прочный. Он отличный провод...
09.04.20 19:23
0