Device physics of white polymer light-emitting diodes

Promotie: dhr. Herman Nicolai, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Device physics of white polymer light-emitting diodes

Promotor(s): prof.dr.ir. P.W.M. Blom

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Wit licht uit plastic LED’s

De toenemende bewustwording over energiegebruik biedt een drijfveer voor het onderzoek naar efficiëntere verlichtingtechnieken. Het onderwerp van het proefschrift van Herman Nicolai is de organische licht-emitterende diode (OLED), een veelbelovende nieuwe lichtbron. Hoewel OLED’s tegenwoordig volop gebruikt worden voor de displays van telefoons, worden ze nog amper gebruikt voor verlichting. Een van de obstakels die een doorbraak van OLED's in de weg staan, is dat de fabricage nog erg duur is. Een speciaal type OLED is de polymere licht-emitterende diode (PLED). In PLED's bestaat de actieve laag uit een polymere (plastic) halfgeleider. Polymere halfgeleiders kunnen vanuit oplosmiddelen gefabriceerd worden, wat het gebruik van goedkope technieken zoals printen mogelijk maakt. PLED’s bieden daardoor de belofte van goedkope en efficiënte verlichting van grote oppervlaktes.

Voor verlichting is wit licht nodig, wat betekent dat licht gegenereerd moet worden in twee of drie kleuren, zodat het gezamenlijke spectrum als wit wordt waargenomen. Een veelbelovende manier om witte PLED's te maken is het gebruik van een polymeer, waarin rood en groen emitterende kleurstoffen in een blauw emitterend copolymeer ingebouwd zijn, zodat wit licht gegenereerd kan worden met een enkele actieve laag. Het feit dat de emissie van meerdere kleuren in één laag plaatsvindt, maakt het ook moeilijker om de werking van een PLED te beschrijven.

In het onderzoek van Nicolai is de werking van een witte PLED ontrafeld door eerst de werking van de blauwe PLED te bestuderen en daarna stapsgewijs de invloed van de groene en rode kleurstoffen te onderzoeken. Het blijkt dat de kleurstoffen als ladingsvallen werken voor het ladingstransport door het blauwe polymeer. Nicolai laat zien dat het blauwe licht ontstaat door middel van recombinatie van vrije ladingen op het blauwe polymeer, terwijl het groene en rode licht zijn oorsprong heeft in recombinatie met gevangen ladingen. Door deze twee recombinatie mechanismes te combineren kan de werking en het spectrum van de witte PLED gereproduceerd worden.

Herman Nicolai (Meppel, 1980) studeerde Technische Natuurkunde in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij de vakgroep Molecular Electronics – Physics of Organic Semiconductors van het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG.