Третья лаборатория: гибкие светоизлучающие диоды на основе полупроводниковых A3B5 наноструктур
Проект Высшей инженерно-физической школы СПбПУ направлен на формирование технологической платформы для развития новой оптоэлектронной компонентной базы в гибком исполнении. По задумке исследователей, появление светоизлучающих устройств, обладающих свойством гибкости, позволит производителям смартфонов и других персональных устройств расширить линейку продукции и улучшить ее функциональные свойства.
Гибкие дисплеи, изогнутые панели
«Если посмотреть на рынок устройств, то уже можно найти складывающийся смартфон. Почти все решения, которые существуют на сегодняшний день, сделаны на органических светодиодах. Эти материалы технологически хорошо развиты, в производстве относительно дешевые, но у них есть проблема с квантовым выходом: 80% энергии теряется», — пояснил руководитель проекта, директор Высшей инженерно-физической школы Иван Мухин.
По его словам, есть и другие материалы — полупроводниковые материалы A3B5 – у них квантовый выход в разы выше.
«Фундаментальные свойства данных материалов таковы, что они потребляют меньшее количество энергии, но при этом дают большую яркость (увеличенная яркость на 30% в сравнении с органическими материалами)», — отметил ученый.
Полупроводниковые материалы выращиваются на монокристаллических подложках. Эти подложки жесткие и хрупкие, а значит, гибкое устройство не получить.
Идея же ученых СПбПУ заключается в том, чтобы перейти от планарных гетероструктур (их можно представить в виде слоеного пирога) к массивам наноструктур — нитевидным нанокристаллам (как «лес» наностолбиков). В этом случае сохраняются все преимущества полупроводниковых материалов с высоким квантовым выходом, но вместо сплошного слоя получается массив кристалликов, и у каждого кристаллика за счет его уникальной геометрической формы появляется свойство гибкости.
«Это как с деревом: толстый брусок невозможно согнуть, но, если сделать из него тонкий карандаш, он становится более гибким. Вот и здесь аналогичная идеология — перейти от объемных материалов к массиву наноструктур», — добавил Мухин.
Проект направлен на то, чтобы научиться выращивать эти массивы наноструктур, заливать их в полимерный, прозрачный, гибкий слой и механически отделять от подложки. Тогда получаются тонкие мембраны из полимера, в которые вставлены полупроводниковые наноструктуры. Между тем свойства самого полупроводника, излучающего свет, полностью сохраняются.
Если говорить об этом проекте применительно к смартфону, то он, как утверждает ученый, будет работать в привычном режиме, но не 10 часов, а, например, 20. Плюс ко всему используемые полимерные материалы более мягкие, а значит, смартфоны будут более устойчивые к механическим повреждениям.
Данная разработка СПбПУ будет применима для любой носимой электроники (электронные часы, любая нательная электроника и пр.). Кроме того, ее можно будет использовать для совершенствования индикаторных панелей в автомобилях – в большой изогнутый экран смотреть значительно комфортнее, чем в плоский. По словам ученых, проект носит комплексный характер, в нем принимают участие научные партнеры из Санкт-Петербурга (Алферовский университет и Химический факультет СПбГУ), Сколково (Сколтех) и Франции (C2N).
Источник: РИА Новости