В последние годы гибкие и растяжимые дисплеи и экраны привлекают все бóльшее внимание в связи с их потенциальным применением в компактной и носимой оптоэлектронике, такой как смартфоны, умные часы, мониторы здоровья. Основным компонентом таких гибких дисплеев являются светоизлучающие диоды (LED), которые в значительной степени определяет цветовую гамму, разрешение и яркость экранов. Однако основной проблемой до сих пор является разработка гибких LED, обладающих одновременно высокими показателями световой эффективности и устойчивостью к механическим деформациям.
Квантовые точки (КТ) – одни из наиболее перспективных материалов для создания дисплеев высокой четкости благодаря высокой чистоте цвета и узким спектрам излучения. Светодиоды на основе КТ считаются основной материальной базой для следующего поколения источников освещения и дисплеев (QLED). Согласно недавним публикациям, гибкие светодиоды на основе Cd демонстрируют квантовую эффективность примерно 20%. Однако токсичность кадмия, входящего в состав наиболее используемых КТ, существенно ограничивает дальнейшую коммерциализацию QLED. В свою очередь, квантовые точки на основе InP (с шириной запрещенной зоной 1,35 эВ и большим экситонным радиусом ~10 нм) при варьировании их размера позволяют покрыть спектральный диапазон от видимого до ближнего инфракрасного света. Кроме того, внешняя квантовая эффективность красных и зеленых QLED на основе InP превышает 20%, что делает их наиболее перспективной альтернативой Cd КТ. Тем не менее, для синтеза InP КТ обычно используются огнеопасные и токсичные прекурсоры фосфора. В связи с этим актуальным является разработка экологичных и безопасных методов синтеза InP КТ.
Следует подчеркнуть, что QLED на основе InP были получены преимущественно на жестких подложках. Для представленных на данный момент в литературе гибких QLED в качестве подложек используют преимущественно полиэтилентерефталат или полиэтиленнафталат, которые имеют ограниченную гибкость, допуская только сгибание, а не складывание и/или растягивание. Поэтому в данном проекте предлагается использовать в качестве полимерных подложек полисилоксаны и силиконовые материалы на их основе, которые обладают высокой гибкостью, эластичностью, биоинертностью и при определенной химической модификации способностью к самозалечиванию после механических повреждений.
Для эффективной инжекции носителей заряда в активную область КТ предлагается использовать распределенный электрод на основе массива А3В5 нитевидных нанокристаллов (ННК), частично инкапсулированных в силиконовые пленки. В такой геометрии увеличивается эффективная площадь контакта электрода и активного слоя, при этом электрод является эластичным и оптически прозрачным. GaP ННК за счет своей уникальной геометрии (высокого отношения длины к диаметру) обладают прекрасными механическими свойствами, могут быть легированы до p-, n-типов проводимости, а также за счет непрямозонной структуры являются оптически прозрачными в большей части видимого диапазона. Для обеспечения латеральной проводимости данный электрод предлагается модифицировать слоем также эластичных и оптически прозрачных одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ).
В связи с этим целью данного проекта является разработка гибких и растяжимых QLED на основе экологичных InP КТ, сочетающих высокую квантовую эффективность с эластичностью и механической прочностью.
Для достижения данной цели требуется решить ряд исследовательских задач, таких как: 1) разработка и оптимизация экологичных методов синтеза стабильных InP КТ; 2) выбор и синтез новых гибких силиконовых подложек; 3) создание эластичных прозрачных электродов на основе слоев ОУНТ и упорядоченных массивов ННК (распределенный электрод), интегрированных в силиконовые матрицы; 4) создание эластичных QLED на основе InP КТ и распределенного электрода. Таким образом, правильный выбор КТ, полимерных подложек и распределенных электродов должен привести к оптимальной комбинации проводимости, прозрачности и эластичности светодиодов.
