Индий – это один из редчайших металлов на Земле, который является важным компонентом вездесущих электронных устройств. Ввиду редкости данного материала учёные всегда прибывают в поиске альтернативных решений. Команде исследователей из Лондонского университета королевы Марии и технологической компании Paragraf удалось заменить индий в составе OLED-устройства на графен, сохранив все технические характеристики на прежнем уровне.
Сочетание высокой прозрачности и проводимости делает оксид индия-олова (IOT) идеальным материалом для производства прозрачных электродов, лежащих в основе ЖК-экранов, электронной бумаги, светодиодов, сенсорных экранов, фотопреобразователей и пр. Проблема в том, что индий – довольно редкий материал. Технически он встречается в природе чаще, чем золото и серебро, однако в подавляющем большинстве случаев он существует не в самородном виде или в минералах, но в форме изоморфной примеси в высокожелезистом сфалерите, где его содержание чаще всего составляет десятые доли процента. Как правило, индий является побочным продуктом производства цинка, и, в меньшей степени, свинца или олова. Как следствие, данный металл входит в перечень стратегических и дефицитных материалов в Европе, США, Японии, Австралии и др. странах.
Совершенно не удивительно, что учёные во всём мире активно работают над поиском альтернативных материалов для производства прозрачных электродов. В ходе многолетних исследований учёные пришли к таким многообещающим кандидатам, как углеродные нанотрубки, медная нанопроволока и инновационные стеклообразные полимеры. Новое исследование инженеров из Лондонского университета королевы Марии и технологической компании Paragraf выявило бесспорного фаворита – графен, двумерную модификацию углерода, многогранные свойства которой уже обеспечили ей звание материала будущего.
Графен представляет собой слой углерода толщиной в один атом. Он обладает уникальными оптическими свойствами и демонстрирует высокую проводимость. Не менее значимым достоинством графена является то, что он состоит из углерода – одного из самых распространённых веществ на Земле. В рамках эксперимента исследователи нанесли графен на прозрачную сапфировую подложку при помощи техники осаждения металлорганических соединений из газообразной фазы. Затем они легировали графен азотной кислотой, чтобы повысить его проводимость, и при помощи лазера «соткали» из него анод. При лабораторных испытаниях полученное OLED-устройство ничем не уступало по своим характеристикам традиционному диоду с анодом из плёнки оксида индия-олова.
Стоит отметить, что коллеги британских исследователей и прежде демонстрировали, что графен может выступать в качестве альтернативы индий-содержащим материалам. Однако разработанные ими устройства имели значительно худшие показатели проводимости и светоотдачи. По словам представителей компании Paragraf, недостатком предыдущих исследований было использование несколько иного метода осаждения графена с применением металлического катализатора и последующим трансфером будущего анода на прозрачную подложку. Такой технологический процесс может привести к образованию примесей, которые снижают эффективность графенового анода.
Несмотря на многообещающие результаты исследования, для того, чтобы графен стал «новым индием» в мире OLED-дисплеев и прочих микроэлектронных устройств, необходимо наладить массовое производство материала и сделать его более дешёвым в изготовлении. К счастью, на международном рынке появляется всё больше компаний, заинтересованных как в производстве, так и во внедрении материала в свою продукцию в промышленных масштабах. Такая тенденция рано или поздно приведёт к формированию благоприятного экономического ландшафта для дальнейшего развития и совершенствования графеновых технологий.
