Wanasayansi wanafichua skrini zinazonyumbulika zenye ufanisi mkubwa kwa kutumia Graphene na Titanium Dioxide.

Waandishi: Jaeho Lee Tae-Hee Han Min-Ho Park Dae Yool Jung Jeongmin Seo Hong-Kyu Seo Hyunsu Cho Eunhye Kim Jin Chung Sung-Yool Choi Taek-Soo Kim Tae-Woo Lee Seunghyup Yoo Muhtasari Graphene-based organic light-emitting diodes (OLEDs) zimeibuka hivi karibuni kama kiungo muhimu kinachohitajika katika skrini na taa za kizazi kijacho, hasa kutokana na ahadi yao kwa vyanzo vya taa vinavyonyumbulika sana. Hata hivyo, ufanisi wao umekuwa, kwa kiwango bora, sawa na wa washirika wa kawaida wanaotumia indium tin oxide. Hapa tunapendekeza muundo bora wa elektrodi kulingana na mwingiliano wa maingiliano wa tabaka za TiO2 zenye index ya juu na tabaka za usaidizi wa mashimo zenye index ya chini zinazoweka elektrodi za graphene, ambazo husababisha hali bora ambapo uboreshaji kwa resonance ya cavity huongezeka huku upotevu wa plazmoni ya uso (surface plasmon polariton) ukipungua. Njia iliyopendekezwa inaongoza kwa OLED zinazoonyesha ufanisi wa juu sana wa quantum wa nje wa 40.8 na 62.1% (64.7 na 103% kwa kutumia lenzi ya nusu-mpira) kwa vifaa vya moja- na vingi-kwa-moja, mtawalia. OLED zilizotengenezwa kwa plastiki na elektrodi hizo zinaweza kukunjwa mara kwa mara kwa radius ya 2.3 mm, sehemu kutokana na tabaka za TiO2 zinazostahimili mkazo wa kukunja hadi 4% kupitia ugumu wa kuelekeza nyufa. Utangulizi Faida za umbo kama vile unyumbulifu na uwezo wa kunyooshwa zimeleta diode za kikaboni zinazotoa mwanga (OLEDs) umakini mkuu kwa matumizi katika vifaa vinavyoibuka kama skrini zinazovaliwa, zinazoviringwa au zinazokunjwa ambazo zinahitaji uhamaji, uwezo wa kubadilika umbo na/au upanukaji. Hata hivyo, utimilifu kamili wa uwezo huo si rahisi na unahitaji juhudi kubwa katika nyanja mbalimbali kama vile ukuzaji wa teknolojia za transistor za filamu nyembamba za joto la chini na/au vifuniko vinavyonyumbulika. Kipengele kingine muhimu cha kuzingatia kwa skrini zinazonyumbulika sana ni kutafuta elektrodi za uwazi (TEs) ambazo zinaweza kuchukua nafasi ya elektrodi za indium tin oxide (ITO), ambazo kwa kawaida huathiriwa na unyumbulifu mdogo na masuala ya gharama yanayoweza kutokea kutokana na mahitaji makubwa na/au usambazaji usio thabiti. Kwa kuzingatia hili, aina kadhaa za elektrodi za uwazi zinazonyumbulika kama vile waya za chuma, vifaa vya kaboni (kwa mfano, nanotubes za kaboni au graphene) na gridi za chuma zilizounganishwa na aina nyingine za TEs zilipendekezwa kwa OLEDs [4–9]. Kati ya hizi, graphene—filamu nyembamba ya atomiki ya atomi za kaboni zilizo na mseto wa sp2—imeonekana kuwa na matumaini kwa sababu mchanganyiko wake wa kipekee wa unene wake wa ndani na sifa bora za umeme unatarajiwa kuruhusu elektrodi bora za uwazi ambazo zina ukungu mdogo au hakuna kabisa, muundo laini wa uso unaozuia upungufu unaosababishwa na ukwaruzwa na uharibifu, upitishaji mwingi, upinzani mdogo wa karatasi na kiwango cha juu cha unyumbulifu kwa wakati mmoja. Utayarishaji rahisi wa graphene yenye ubora wa juu kwenye substrates kubwa za plastiki umethibitishwa hivi karibuni kwa elektrodi za uwazi na mbinu zinazokubaliana na uzalishaji wa wingi na sekta za viwandani, zikionyesha uhalali wao wa vitendo. Graphene moja-kama (SLG) na graphene nyingi-kama (MLG) zimeonyeshwa kuwa na utendaji wa kutosha kwa TEs katika OLEDs. Hasa, OLEDs zenye ufanisi za graphene zimepata msaada wa tabaka za usaidizi wa mashimo (HILs) zinazotumiwa kushinda kazi yao ya chini ya mvuto, ambayo inajulikana kuwa karibu 4.5 eV. Tabaka hizo za usaidizi ni pamoja na polima zinazoendesha umeme zenye sifa za umeme zinazobadilika zinazoitwa GraHIL (gradient HIL iliyojitengeneza), na tabaka nyembamba za bafa za MoO3 zilizounganishwa na polima zinazoendesha umeme za poly(3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS). Hata hivyo, ufanisi wa nguvu na ufanisi wa quantum wa nje (EQE) wa OLED hizi za juu zaidi zinazotegemea graphene bado zilikuwa sawa na zile za OLED zinazotegemea ITO, isipokuwa lenzi kubwa ya pande zote ilitumiwa kwa uboreshaji wa kutoka. Kupata ufanisi wa juu zaidi ni muhimu sana kwa skrini zinazonyumbulika zinazotumika katika programu zinazobebeka au zinazovaliwa sana, kwani mara nyingi hulazimika kutegemea betri zenye uwezo mdogo wa nishati kutokana na vikwazo vya ukubwa, uzito au umbo. Hii inahitaji ukuzaji wa muundo wa kifaa unaoweza kuongeza ufanisi wa OLED zinazotegemea graphene. Changamoto muhimu ni kutengeneza muundo au mbinu ya kufungua uwezo wao kamili wa macho huku ikihifadhi faida za graphene katika umbo iwezekanavyo. Kwa lengo hili, tunachunguza muundo rahisi wa elektrodi kulingana na tabaka za TiO2 zenye index ya juu na HILs zenye index ya chini zinazoweka elektrodi za graphene. Kwa muundo wa macho unaochukua fursa kamili ya ushirikiano wa maingiliano kati ya tabaka za juu na chini za index zinazodhibiti uboreshaji wa resonance ya cavity na upotevu wa plazmoni ya uso (SPP), OLED zinazotegemea graphene zilizopendekezwa zinaonyesha EQE ya juu sana ambayo haijawahi kutokea katika zile zinazotumia graphene kama elektrodi ya uwazi. Zaidi ya hayo, upinzani wa juu sana wa TiO2 dhidi ya mkazo wa kukunja unafunuliwa ambao huwezesha OLED za plastiki ambazo sio tu zenye ufanisi bali pia zinanyumbulika sana. Matokeo Muundo wa macho kwa ajili ya OLED zenye ufanisi wa juu zinazotegemea graphene Ufanisi wa OLEDs hatimaye hupunguzwa na ufanisi wa kutoka wa nje ambao kwa kawaida huwa karibu 20% kwa kiwango bora kwa vifaa vilivyo na vibadilishaji vya isotropic. Kati ya mipango mbalimbali ya uboreshaji wa kutoka iliyopendekezwa hadi sasa, njia inayotegemea resonance ya microcavity ina faida kwa kuwa huhifadhi jiometri ya pande zote bila kutumia muundo wowote wa micro/nano au muundo wa lenzi ili OLED zinazotengenezwa kutoka humo zisiathiriwe na upungufu wa umeme na upotoshaji wa macho usio na manufaa kwa matumizi ya skrini (kwa mfano, ukungu, upotoshaji n.k.) lakini bado zinaweza kuonyesha rangi za msingi za nyekundu (R), kijani (G), bluu (B) zilizo safi na zilizojaa na ufanisi ulioimarishwa. Kwa athari dhaifu lakini bado muhimu ya microcavity, OLED zinazotegemea ITO pia zinaweza kuimarishwa kwa ufanisi wa juu zaidi, bila kusababisha ukungu wowote wa macho au ukungu, kwa kurekebisha unene wa tabaka za ITO; katika mpango huu, muundo wa cavity wa utaratibu wa kwanza, 3λ/4, ambapo λ inarejelea urefu wa wimbi, hupatikana na mwisho wazi wa modi ya cavity uliowekwa kwenye kiolesura cha ITO/substrate. Katika kesi ya OLED zinazotegemea graphene bila ITO, hata hivyo, elektrodi za graphene haziwezi kufanywa nene vya kutosha kudhibiti urefu wa cavity, ambayo hufanya kuwa changamoto kuongeza ufanisi kwa athari ya resonance. Kama hatua mbadala, mtu anaweza kuweka safu nyembamba yenye index ya juu ya refractive (nH) chini ya elektrodi za graphene kama inavyoonekana kwenye Mchoro 1a kwa njia sawa na elektrodi za chuma zilizofunikwa na dielectri [17, 20–22]. Kwa kuwa mwanga unaweza kupita kwenye graphene na tofauti ndogo ya awamu kutokana na unene wa ndani wa elektrodi ya graphene, muundo wa cavity wa 3λ/4 unaweza kupatikana kwa urahisi, kwa mfano, na unene wa macho wa tabaka za kikaboni pamoja na za usaidizi na tabaka ya index ya juu ikiwa imewekwa karibu na 2λ/4 na λ/4, mtawalia (Mchoro 1b). Hasa, safu ya index ya juu yenye unene wa ‘λ/4’ pia hufanya kazi kama kioo cha dielectri kisicho na metali ambacho huwezesha kuakisi kwa kiasi kikubwa kutoka kwa mkusanyiko wa elektrodi ya chini (Rbot) kwa mwanga unaoingia kutoka tabaka za kikaboni, kama inavyoweza kuthibitishwa kwenye grafu zilizoonyeshwa chini ya Mchoro 1c,d. Hii inatoa OLED zinazotegemea graphene fursa za kuongeza ufanisi wao kupitia athari ya resonance, ambayo vinginevyo haingewezekana. Inaonyeshwa kuwa Rbot na uboreshaji wa resonance unaoambatana huongezeka na nH (Mchoro Msaidizi wa 1). Index ya juu ya refractive pia ni ya manufaa kwa unyumbulifu kwa sababu unene wa macho unaolengwa (nHdH) unaweza kufikiwa na unene mdogo wa kimwili dH, na kwa sababu kupasuka kwa filamu iliyotokana na kukunja kwa ujumla huunda kwa unene wa kuanzia wa chini wenye unene mkubwa wa kimwili. Safu yenye mafanikio ya index ya juu katika mpango huu inapaswa kuwa na nH kubwa iwezekanavyo. Zaidi ya hayo, inapaswa kuwa wazi, na zaidi ya yote, haipaswi kuharibiwa na mchakato wa uhamishaji wa graphene uliotolewa. Kati ya wagombea mbalimbali, safu ya TiO2 iliyopuliziwa ni wazi katika wigo wa mawimbi ya kuona na ina index ya juu ya refractive (n=2.5). Tofauti na tabaka zingine za juu za index ambazo tulijaribu, safu ya TiO2 inageuka kuwa na uvumilivu wa kemikali usio na uharibifu dhidi ya michakato ya uhamishaji wa graphene inayotumia vimumunyisho, kama vile asetoni au isopropyl alcohol (IPA), ikiruhusu kuundwa kwa elektrodi ya graphene yenye ubora wa juu juu yake (Mchoro Msaidizi wa 2). ( ) Muundo wa kifaa cha mfumo wa OLED zilizopendekezwa. ( ) Usambazaji wa kiwango cha shamba la macho (mistari iliyokatwa) ya OLED zinazojadiliwa kwa muundo wao wa kwanza wa cavity. Usambazaji wa kiwango cha shamba la OLED zinazotegemea graphene bila TiO2 pia huonyeshwa kwa kulinganisha kwa kesi ambapo maadili ya unene wa tabaka za kikaboni ni sawa na zile za OLED zilizo na TiO2 lakini bila HILs zenye index ya chini. ( , ) Ufanisi wa juu zaidi wa quantum wa nje uliohesabiwa (ηEQE) wa OLED zinazotegemea graphene na TiO2 kama safu ya chini kulingana na unene wa TiO2 na safu ya kikaboni (dTIO2 na darg, mtawalia). Mistari iliyokatwa huwakilisha mistari ya contour kwa ηEQE ya 10, 20, 30 au 40% kama ilivyoonyeshwa kwenye grafu. ( ) Bila HIL yenye index ya chini; ( ) na GraHIL kama HIL yenye index ya chini. Chini ya kila kesi, kuakisi (Rbot) kutoka kwa mkusanyiko wa elektrodi ya chini (TiO2/graphene/(HIL)) kwa ujumla huwasilishwa kama kazi ya dTIO2 kwa mwanga unaoingia kutoka tabaka za kikaboni. a b c d c d Ni jambo la kuzingatia kwamba muundo wa micro-cavity wa juu zaidi (kwa mfano, utaratibu wa pili, cavity ya 5λ/4) inayotegemea mkusanyiko mrefu wa kikaboni inaweza pia kuwa inawezekana. Katika kazi hii, hata hivyo, muundo wa cavity wa utaratibu wa kwanza ulichaguliwa kwanza kwa sababu unasababisha athari kubwa ya Purcell na wachache modes za mwongozo kuliko muundo wa utaratibu wa juu, hatimaye kusababisha ufanisi mkubwa wa kutoka na EQE. Bado kuna changamoto kwa muundo wa cavity wa utaratibu wa kwanza kwa sababu eneo bora la eneo la utoaji limepunguzwa kwa antinode ya kwanza kutoka kwa kiolesi cha kikaboni/chuma, na kuifanya iwe vigumu kupunguza modes za SPP kwa umbali mrefu wa kibadilishaji hadi chuma. Njia mbadala inayotumika kupunguza SPP ni kujumuisha miundo ya ndani ya mawimbi au uchoraji, lakini uvumilivu kwa upungufu wa umeme mara nyingi unaweza kuathiriwa na mbinu hizo. Njia tunayotumia hapa ni kujumuisha safu yenye index ya chini ya refractive, ambayo imeonyeshwa kupunguza kwa ufanisi modes za SPP. Kwa bahati nzuri, GraHIL au safu ya usaidizi wa mashimo ya gradient iliyojitengeneza iliyo na PEDOT:PSS na kopolima ya tetra-fluoroethylene-perfluoro-3, 6-dioxa-4-methyl-7-octenesulphonic acid (PFI), ambayo hapo awali ilipendekezwa na waandishi na kuonyeshwa kuwa na ufanisi sana katika kuboresha usaidizi wa mashimo katika OLED zinazotegemea graphene, ina index ya refractive karibu 1.42 kwa λ ya 550 nm (Mchoro Msaidizi wa 3), ambayo ni ya chini sana kuliko ile ya tabaka za kawaida za kikaboni (n=1.8). Kwa mwingiliano wa maingiliano wa tabaka za juu na chini za index zinazoweka tabaka za graphene, uboreshaji wa athari ya resonance ya cavity na upunguzaji wa modes za SPP unaweza kufanywa kwa wakati mmoja ili EQE iweze kuongezeka kwa kiasi kikubwa hata bila miundo ya kutoka. huwasilisha matokeo ya simulizi ya macho kulingana na nadharia ya juu zaidi ya macho ya kisasa iliyofupishwa na Furno et al. katika wigo mzima wa mawimbi ya kuona, na kwa λ ya 550 nm. Fomati inazingatia kipengele cha Purcell, athari ya mwelekeo wa dipol, na msisimko kwa modes za SPP na waveguide. Kujumuishwa kwa kina kwa vipengele hivi vyote kunathibitika kuwa muhimu kwa uchambuzi sahihi na muundo wa kiwango ili upungufu au uongezaji kupita kiasi unaweza kutokea wakati mtu anatumia mbinu iliyorahisishwa ambayo haizingatii athari moja au zaidi kati ya hizi (tazama Mchoro Msaidizi 4; Jedwali Msaidizi 1 na Kumbuka Msaidizi 1 kwa mifano). Matokeo yanaonyesha kuwa matumizi ya GraHIL husambaza tena yaliyomo kwenye nguvu kati ya modes mbalimbali kuelekea mawimbi madogo ya ndege ya ndege ili nguvu inayohamishwa kwa modes za SPP inapungua na sehemu zilizotolewa huongezeka zaidi (Mchoro Msaidizi 5a). Pia inaweza kuonekana kwenye Jedwali Msaidizi 2 kwamba matumizi ya safu ya TiO2 chini ya graphene hupunguza kwa ufanisi kiasi cha nguvu kinachohamishwa kwa modes za mwongozo na za substrate kupitia uboreshaji wa resonance. Hii husababisha ongezeko kubwa la ufanisi wa kutoka, ingawa upotevu wa modes za kukwepa pia huonyeshwa kuongezeka kutokana na mabadiliko ya modes za mwongozo za mawimbi ya umeme ya pembeni kuelekea mawimbi ya juu zaidi ya ndege ya ndege (Mchoro Msaidizi 5b). Matumizi ya pamoja ya tabaka za index ya juu (H) TiO2 na index ya chini (L) GraHIL, husababisha hali bora ambapo uboreshaji wa resonance ni mkubwa, lakini upotevu kwa modes za SPP/kukwepa umepunguzwa. Kwa kuongezea, matumizi ya pamoja huunda hali sawa na HL-stacks, inayotumika kwa kawaida kwa mipako ya filamu nyembamba nyingi, na hata huongeza Rbot zaidi (Mchoro 1d), ikiruhusu uboreshaji wa ziada katika athari ya resonance ya Fabry–Perot. Kinachofanya teknolojia iliyopendekezwa kuwa ya kipekee na ya hali ya juu ikilinganishwa na teknolojia za kawaida ni ushirikiano wa maingiliano wa tabaka hizi za juu na chini za index zinazowezesha usimamizi wa macho wa athari ya resonance na upotevu wa SPP kwa faida ya kutoka kwa juu zaidi; na uboreshaji wa ziada wa resonance kupitia HL stacking. Pamoja na utangamano wao wa asili na sifa zinazohitajika za umeme (kwa mfano, usaidizi bora wa mashimo), faida zote hizi za macho huruhusu mtu kufungua kikamilifu hata uwezo uliofichwa wa kile ambacho OLED za pande zote zinaweza kutoa kweli. Muundo wa contour uliopatikana kwa EQE ya juu zaidi inayopatikana kwa macho (ηEQE (max)) kama kazi ya unene wa kikaboni (dorg) na TiO2 (dTIO2) uliowasilishwa kwenye Mchoro 1c,d unaonyesha kuwa ηEQE (max) inaweza kufikia 44% katika vifaa vyenye tabaka zote za GraHIL na TiO2 huku ikipunguzwa hadi 38% bila GraHIL au hadi 31% bila TiO2. Masharti bora yanalingana na hali ambapo dH (na H ikiwa ni TiO2) inakaribia λ/(4nH) (55 nm kwa λ=550 nm). Inaweza pia kuonekana kuwa ηEQE (max) ya 44% ni ya juu zaidi kuliko ile inayotarajiwa kwa OLED za cavity zinazotegemea chuma-nyembamba zilizoboreshwa zilizo na kibadilishaji sawa. Hii inaweza kuhusishwa na ukweli kwamba muundo uliopendekezwa hauathiriwi sana na upotevu kutokana na kunyonya kwa fotoni na/au msisimko wa modi ya SPP ndani ya elektrodi za nusu-uwazi (tazama Mchoro Msaidizi 6 na Jedwali Msaidizi 3 kwa kulinganisha na zile za OLED za cavity zinazotegemea chuma-nyembamba za kawaida). Mchoro 2a,b ( , ) Milipuko ya usambazaji wa nguvu iliyohesabiwa ikiwa na uzito na mspektrali ya kibadilishaji katika vitengo vya kiholela (imechorwa kama rangi iliyoainishwa kwenye baa za rangi.) dhidi ya wimbi la ndege: ( ) ikiwa na TiO2 lakini bila GraHIL; ( ) ikiwa na TiO2 na GraHIL zote mbili. Mistari iliyokatwa nyeusi inaonyesha mistari ya mpaka inayotenganisha modes za macho zinazowakilisha ikiwa ni pamoja na modes za kutoka nje, zilizofungwa kwenye substrate (subs), zilizoongozwa (wg) na za kukwepa. ( ) Milipuko ya nguvu iliyohesabiwa dhidi ya wimbi la ndege lililowekwa alama kwa λ=550 nm kwa miundo mbalimbali ya elektrodi inayojadiliwa. Kwa vifaa vilivyo na TiO2, dTIO2 ilikuwa imewekwa kwa 55 nm na darg ilichaguliwa kwa hali bora katika kila kesi. Kwa vifaa bila TiO2, darg iliwekwa kwa thamani sawa na ile ya washirika wake katika vifaa vilivyo na TiO2. a b a b c Utendaji wa kifaa cha OLED zinazotegemea graphene zilizotengenezwa Kwa kuhamasishwa na matokeo ya simulizi yaliyoonyeshwa hapo juu, tulitengeneza OLED za kijani kibichi kulingana na vibadilishaji vya fosfori vya bis(2-(2-pyridinyl-N)phenyl-C)(acetylacetonato) iridium (III) (Ir(ppy)2acac) katika usanidi wa glasi/anode/(HIL)/OS1/LiF/Al na miundo tofauti ya anode/(HIL) ya TiO2/graphene/GraHIL; graphene/GraHIL; na ITO (185 nm)/GraHIL, ambapo OS1 inarejelea mkusanyiko wa kikaboni wa tabaka nyingi ulioainishwa katika Mbinu. Matokeo ya majaribio yaliyowasilishwa kwenye Mchoro 3 yanaonyesha kuwa EQE ya juu zaidi, ufanisi wa nguvu, na ufanisi wa sasa uliopatikana kwa kifaa kinachotegemea TiO2/graphene/GraHIL ni juu kama 40.8%, 160.3 lm W−1 na 168.4 cd A−1, mtawalia, huku maadili hayo yakipungua hadi 31.7%, 112.6 lm W−1 na 119.0 cd A−1 kwa kifaa kinachotegemea graphene/GraHIL, na 27.4%, 104.3 lm W−1 na 106.2 cd A−1 kwa kifaa kinachotegemea ITO/GraHIL. EQE ya juu iliyoonekana katika kifaa kinachotegemea TiO2/graphene/GraHIL inathibitisha jukumu la maingiliano la tabaka zote za TiO2 na GraHIL, na inalingana na matokeo ya simulizi. Kwa lenzi ya nusu-mpira iliyounganishwa kimacho kwenye upande wa nyuma wa substrate, kifaa kinachotegemea TiO2/graphene/GraHIL huonyesha EQE, ufanisi wa nguvu, na ufanisi wa sasa juu kama 64.7%, 250.4 lm W−1 na 257.0 cd A−1, mtawalia, ikionyesha zaidi uwezo unaowezekana wa OLED zinazotegemea graphene zilizopendekezwa. Kisha tuliendeleza mpango uliopendekezwa kwa OLED ya tandem, iliyojumuishwa kwa wingi, ambapo EQE halisi huongezeka (kwa gharama ya voltage) kwa sababu hatimaye inatolewa kama jumla ya zile za OLED zake binafsi; njia hii ni maarufu kwani EQE iliyoboreshwa kwa kawaida huongoza kwa muda mrefu zaidi wa uendeshaji. OLED zenye viwango vingi vinavyotegemea TiO2/graphene/GraHIL vilivyo na safu ya kizazi cha malipo (CGL) ya 2, 9-dimethyl-4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline (BCP):Li/MoO3 huonyesha EQE na ufanisi wa nguvu juu kama 62.1% na 120.8 lm W−1 (103.2% na 183.5 lm W−1 na lenzi ya nusu-mpira), ikionyesha utendaji wa hali ya juu na matumizi mbalimbali ya muundo wa elektrodi uliopendekezwa. Simulizi inaonyesha kuwa thamani iliyoonekana inalingana na jumla ya maadili ya EQE ya miundo ya cavity ya pili-utaratibu sawa (moja ikiwa na eneo la utoaji karibu na antinode ya pili kutoka kwa cathode; na nyingine ikiwa na eneo la utoaji karibu na antinode ya kwanza kutoka kwa cathode) na mgawo wa usawa wa umeme wa 0.89 (tazama Mchoro Msaidizi 7, Jedwali Msaidizi 4 na Noti Msaidizi 2 kwa muundo wa kina kwa OLED za viwango vingi na majadiliano ya kina kuhusu matokeo ya simulizi). ( – ) EQE ( ) ufanisi wa nguvu ( ) na ufanisi wa sasa ( ) dhidi ya sifa za mwangaza wa OLED zinazotegemea graphene zenye na bila tabaka za chini za TiO2. Data kwa ajili ya OLED za udhibiti zinazotegemea ITO pia huonyeshwa kwa kulinganisha. Vifaa vyote katika takwimu hii vina GraHIL kama tabaka za usaidizi wa mashimo zenye index ya chini na vinategemea substrates za glasi. Katika ( – ) lebo zilizo na (L), (M) na (L,M) zinahusiana na data iliyopatikana kwa lenzi ya nusu-mpira iliyounganishwa, na muundo wa viwango vingi, na kwa muundo wa viwango vingi na lenzi ya nusu-mpira, mtawalia. ( ) Msongamano wa sasa (J)–voltage (V)–mwangaza (L) sifa. Muundo wa kina na sifa za J–V–L za kifaa cha viwango vingi huwakilishwa kwenye Mchoro Msaidizi 7. ( ) Picha ya OLED yenye elektrodi iliyopendekezwa ya TiO2/graphene/GraHIL ikifanya kazi. Kwa vifaa vilivyo na TiO2, dTIO2 ilikuwa imewekwa kwa 55 nm na darg ilichaguliwa kama hali bora kwa ajili ya EQE ya juu zaidi. Kwa vifaa bila TiO2 na vifaa vinavyotegemea ITO, darg iliwekwa kwa thamani sawa na ile ya vifaa vinavyolingana na TiO2. a c a b c a c d e Sifa za kimakanika za elektrodi zilizopendekezwa na OLEDs Mafanikio ya OLED zinazotegemea graphene hayangekamilika isipokuwa faida za elektrodi za graphene katika unyumbulifu zingetumika kwa kiasi kikubwa. Ili kupima uhalali wa muundo uliopendekezwa kwa OLED zinazonyumbulika, vifaa vya OLED vilitengenezwa katika usanidi wa (TiO2)/graphene/PEDOT:PSS/OS2/LiF/Al kwenye substrates za filamu nyembamba za polyethylene terephthalate (PET) zenye unene wa 50 μm (tazama Mbinu kwa ajili ya mkusanyiko wa tabaka nyingi uliotumiwa kwa OLED zinazonyumbulika (OS2)). Ni jambo la kuzingatia kwamba PEDOT:PSS inayopatikana kwa kawaida (AI4083 na Clevios; n=1.56 kwa λ ya 550 nm) inaweza kuchukua jukumu sawa la macho kama GraHIL, tu na punguzo dogo katika athari yake ya macho kutokana na index yake ya refractive kuwa ya juu kidogo kuliko ile ya GraHIL (tazama Mchoro Msaidizi 8 na Jedwali Msaidizi 5). Kama inavyoonekana kwenye Mchoro 4, OLED zinazonyumbulika zilizopendekezwa huonyesha EQE ya juu na ufanisi wa nguvu unaolinganishwa na wenzao wanaotegemea glasi (wanaoonyeshwa kama pembetatu nyeusi kwenye Mchoro 4), wakionyesha kuwa muundo uliopendekezwa na michakato yake unaweza kuenezwa kwa substrates za plastiki bila matatizo (tazama Jedwali 1 kwa muhtasari kamili wa utendaji wa vifaa vyote vilivyojadiliwa katika kazi hii). Zaidi ya hayo, vifaa hivi vinaonyeshwa kubaki bila uharibifu na kufanya kazi vizuri hata baada ya mizunguko 1,000 ya kukunja kwa radius ya kukunja (rC) ndogo kama 2.3 mm. Hii inaweza kuchukuliwa kuwa ya ajabu kwa sababu OLED zinazotegemea zimejumuisha tabaka za oksidi, ambazo mara nyingi huchukuliwa kuwa dhaifu na hivyo huathiriwa na kuvunjika kwa sababu ya kukunja hata kwa mkazo wa chini kiasi. ( ) EQE dhidi ya sifa za mwangaza za OLED zinazonyumbulika zinazotegemea graphene zenye na bila tabaka za chini za TiO2. Zile za OLED yenye TiO2 kwenye substrate ya glasi pia huonyeshwa kwa kulinganisha. Kwa vifaa vilivyowasilishwa katika takwimu hii, PEDOT:PSS yenye unene wa 50 nm (AI4083) ilitumiwa kama HIL yenye index ya chini katika kesi zote. ( ) Ufanisi wa nguvu dh a b