ES2969259T3 - Dispositivo opto-electrónico micro orgánico configurado para una alta densidad de corriente - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo optoelectrónico microorgánico que emite un impulso luminoso que tiene un tiempo de respuesta inferior a 10 ns, en respuesta a un impulso eléctrico que tiene un tiempo de duración del impulso inferior a 100 ns, que comprende un sustrato dieléctrico (61, 131) que soporta: - en al menos un plano de tierra (121a, 121b); - un primer electrodo plano (62, 71, 171); - una pila de capas orgánicas (67, 72, 135) que cubre parcialmente dicho primer electrodo plano (A, 62); - un segundo electrodo plano (63, 73, 173) con al menos una parte que cubre dicha pila de capas orgánicas (135) y dicho primer electrodo plano (62, 71, 171); definir un área activa (45, 54, 64, 74) del dispositivo optoelectrónico orgánico; - unos cables eléctricos para el suministro de voltaje conectados al primer electrodo plano (62, 71, 171) y al segundo electrodo plano (63, 73, 173); el primer electrodo plano (62, 71, 171), el segundo electrodo plano (63, 73, 173) y el plano de tierra (121a, 121b) están separados por espacios (132, G, h) sin material conductor, los espacios (132, G, h) que tiene un tamaño para adaptar la velocidad de propagación del impulso eléctrico en el dispositivo para limitar las reflexiones debidas al paso del impulso eléctrico entre el cable eléctrico y los electrodos planos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo opto-electrónico micro orgánico configurado para una alta densidad de corriente

Campo de la invención

La invención está en el campo de la microelectrónica y la optoelectrónica.

La invención presenta un dispositivo electrónico/opto-electrónico micro orgánico configurado para una corriente de alta densidad.

En particular, estos dispositivos pueden tener una respuesta temporal por debajo de 10 ns, en respuesta a un pulso eléctrico que tiene un tiempo de duración por debajo de 100 ns, ventajosamente por debajo de 10 ns.

En una realización mostrada en los dibujos, la invención se refiere precisamente a un dispositivo opto-electrónico micro orgánico que emite un impulso de luz en respuesta a un impulso eléctrico.

Estado de la técnica

Los componentes electrónicos convencionales (o inorgánicos) usan cristales semiconductores que requieren procesos de fabricación complejos y costosos, infraestructura colosal (sala limpia) con productos químicos peligrosos e incluso letales (As) y temperaturas muy altas, con un tiempo de fabricación relativamente largo (unos pocos meses).

A diferencia de la tecnología de semiconductores inorgánicos, la electrónica orgánica, la ramificación más reciente (Nobel Prize en Chemistry 2000, Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid, Hideki Shirakawa), usa principalmente plásticos (moléculas de compuestos orgánicos pequeños o poliméricos). Con un proceso de producción relativamente simple, rápido (más respetuoso con el medio ambiente) y una disponibilidad casi ilimitada de materia prima, los semiconductores orgánicos están emergiendo como materiales clave en la electrónica de bajo coste. Estos encuentran sus aplicaciones en componentes tales como diodos orgánicos emisores de luz (OLED), celdas fotovoltaicas (PV) orgánicas, transistores orgánicos (OFET), memorias o sensores.

Esta industria electrónica ha avanzado sin precedentes en los últimos años con la consolidación y la comercialización de los primeros componentes. Se encuentran como dispositivos de visualización en televisores y teléfonos móviles, o como dispositivo de iluminación y señalización.

Aunque las principales aplicaciones de la opto-electrónica orgánica ahora se limitan a la iluminación, pantallas y celdas fotovoltaicas, podrían aplicarse al campo de las transmisiones ópticas con Li-Fi, planos posteriores o telecomunicaciones ópticas, si se pueden desarrollar componentes suficientemente rápidos (opto-electrónica orgánica rápida) y pueden funcionar eficientemente en un régimen de operación de impulso.

El contexto general de las aplicaciones analizadas es el campo de excitación eléctrica en el intervalo de pulsos ultracortos del orden de nanosegundos y posiblemente una alta densidad de corriente de componentes optoelectrónicos orgánicos y más particularmente de diodos orgánicos emisores de luz de tamaño micrométrico (micro OLED). La miniaturización OLED es un parámetro importante de la velocidad/paso de banda del componente. Dichos tiempos cortos requieren un tiempo de respuesta pequeño, un ancho de banda grande y una impedancia que coincide con un circuito de excitación de manera que la energía eléctrica contenida en el pulso se transmite efectivamente al componente orgánico opto-electrónico y no se refleja.

Como se muestra en la siguiente tabla bibliográfica, el estado de la técnica no ofrece dispositivos opto-electrónicos orgánicos que obtienen pulsos ultra cortos del orden de nanosegundos y alta densidad de corriente, un tiempo de respuesta eficiente en un régimen de funcionamiento por impulso.

Además, L. Zeng et al., IEEE Transactions on Electron Devices, 64, 2942 (2017) discloses high-speed micro-OLEDs under ultrashort pulse excitations. I.Barlow et al., Appl. Phys. Lett., 94, 243301, se refiere a la modulación de electroluminiscencia de alta velocidad de los PLED de pequeño tamaño.

Por lo tanto, existe la necesidad de mejorar la técnica anterior para unir el espacio entre las aplicaciones actuales del estado de la técnica y las aplicaciones discutidas, para ofrecer dispositivos con las características de alta velocidad y alta densidad requeridas.

Esto implica identificar y optimizar los parámetros dominantes/el comportamiento inherente a la estructura y al proceso de fabricación que limitan la respuesta temporal de los dispositivos opto-electrónicos micro orgánicos.

Presentación de la invención

Dispositivo opto-electrónico micro orgánico

La invención está dirigida a lograr las condiciones para producir componentes opto-electrónicos rápidos, optimizando la geometría y la estructura, con el fin de lograr una excitación de pulso rápida de alta tensión de un dispositivo optoelectrónico micro orgánico para alcanzar altas densidades de corriente mientras se evita el fallo del dispositivo (como excitación pulsada de alta velocidad/ultra corta con bajas tasas de repetición que impide el fallo térmica resultante de la densidad de alta corriente).

Para este fin, el objeto de la invención es un dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la reivindicación 1. El dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la invención comprende una placa de tierra, donde el primer electrodo planar, el segundo electrodo planar y el plano de tierra están separados por huecos sin material conductor, los huecos tienen un tamaño para adaptar la velocidad de propagación del pulso eléctrico en el dispositivo para limitar las reflexiones debido al paso del impulso eléctrico entre el cable eléctrico y los electrodos planos, teniendo los huecos un tamaño de modo que una permitividad dieléctrica efectiva del dispositivo opto-electrónico micro orgánico sea igual a la permitividad dieléctrica del cable eléctrico que suministra el impulso eléctrico.

Además, el dispositivo opto-electrónico micro orgánico puede comprender además al menos una de las siguientes características:

- el primer electrodo planar, el segundo electrodo planar y el plano de tierra están estructurados para integrar una excitación o un circuito de caracterización, que incluye al menos una resistencia, una capacitancia y/o una inductancia, que están dispuestas en serie y/o paralelo;

- el primer electrodo planar se extiende entre dos planos de tierra en el mismo lado del sustrato, a la misma distancia de los dos planos de tierra, y se separa de los dos planos de tierra con algunos huecos sin material conductor, en donde la dimensión transversal T del primer electrodo planar y la dimensión transversal g del espacio entre dicho primer electrodo planar y cada uno de los dos planos de tierra son tales que la permitividad dieléctrica efectiva £<r>eficaz definida por: 1+(£<r>-<1>)/<2>*P(Y<2>)P(Y<1>) es igual a £<r0>la permitividad dieléctrica del cable eléctrico; donde:

£<r>es la permitividad dieléctrica del sustrato dieléctrico, y<1>, Y<2>e Y<3>son parámetros geométricos,

y l

definiendo (3(y) para yi e Y2en el intervalo<0 < y < 1 /V Í^J>

definiendo (3(y) para yi e Y<2>en el intervalo y 1 ; h siendo el espesor del sustrato dieléctrico;

- el primer electrodo planar/o el segundo electrodo planar es el plano de tierra;

- el plano de tierra está en un lado del sustrato, y el primer electrodo plano y el segundo electrodo plano son pistas en el otro lado del sustrato y están eléctricamente enlazados al plano de tierra con vías;

- la geometría del primer electrodo planar y del plano de tierra con respecto a la geometría del segundo electrodo planar crea una impedancia del dispositivo igual a 50 ohmios o 75 ohmios;

- el primer electrodo planar y/o el segundo electrodo planar presentan una capa conductora y transparente, o una capa metálica,

estando configurada la capa metálica para permitir que el paso de luz pase a través o para guiar las ondas de luz;

- el primer electrodo planar es el cátodo hecho de ITO (óxido de indio y estaño) y el segundo electrodo planar es el ánodo y está hecho con una capa metálica;

- el segundo electrodo planar es el cátodo y está hecho de ITO, y el primer electrodo planar es el ánodo y está hecho con una capa metálica;

- el sustrato dieléctrico es vidrio, silicio, óxido de silicio, óxido de silicio sobre silicio, polímeros o sustrato flexible;

- el dispositivo opto-electrónico orgánico es un OLED o un fotodiodo orgánico;

- el dispositivo comprende superpuesto en el sustrato dieléctrico el primer electrodo planar con una primera extremo; el segundo electrodo planar, con otro extremo que cubre parcialmente dicha primera extremidad y dicha pila de capas orgánicas con una parte, que define un área activa del dispositivo opto-electrónico micro orgánico; donde la posición y la geometría de la primera extremidad está configurada de modo que la primera extremidad delimita una zona hueca sin material conductor, con un arco que rodea la zona hueca, teniendo el arco dos brazos y una ramificación que conecta los dos brazos, estando el área activa limitada por la dimensión transversal de dicha ramificación y la dimensión transversal de la parte de la otra extremidad;

- el dispositivo opto-electrónico micro orgánico modelado con una resistencia Rs en serie con un diodo D que está en serie con una resistencia Rd, o por una resistencia Rs en serie con una resistencia dinámica Rd” , al menos una capacitancia de unión en paralelo con el diodo D y la resistencia Rd, o en paralelo con la resistencia dinámica Rd, para modelar el área activa;

- la zona hueca está configurada para:

• minimizar la capacitancia de unión reduciendo la superficie del área activa;

• minimizar la resistencia en serie Rs del primer electrodo planar; y

• hacer frente a un margen de error de posicionamiento lateral y posicionamiento longitudinal de la parte de la otra extremidad del segundo electrodo planar con respecto a la primera extremidad del primer electrodo;

- el primer electrodo planar y/o el segundo electrodo planar presentan una capa transparente y conductora; - la ramificación que conecta los dos brazos comprende uno o varios elementos fotónicos

- el elemento fotónico se elige entre la lista: una guía de ondas, una rejilla, un espejo de retroalimentación distribuida, una cavidad láser, una cavidad láser hecha de espejos de retroalimentación distribuidos, un cristal fotónico, una cavidad láser hecha de un defecto en un cristal fotónico.

Dicho dispositivo opto-electrónico micro orgánico permite mejorar la constante de tiempo eléctrico mediante:

- la propagación efectiva de la velocidad del pulso en los electrodos es tal que no haya ruptura con el resto de un circuito de excitación.

Ventajosamente, pero opcionalmente, el dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la invención puede comprender además al menos una de las siguientes características:

- la longitud L de la ramificación es mayor o igual que el error de margen de posicionamiento lateral de la extremidad, la dimensión longitudinal de la zona hueca es mayor o igual que el error de margen del posicionamiento longitudinal de la extremidad;

- el ancho de la ramificación es de entre 2 pm y 20 mm; la dimensión longitudinal de la zona hueca está entre 2 pm y 20 mm; la anchura de la parte de extremidad está entre 1 pm y 10 mm, la anchura de dicha ramificación está entre 1 pm y 10 mm, y la anchura de los brazos está entre 1 pm y 1 mm;

- la capacitancia de unión del área activa es inferior a 200 pF, preferiblemente inferior a 20 pF y más preferiblemente inferior a 1 pF;

- la resistividad equivalente del área activa es inferior a 500 ohmios, preferiblemente inferior a 50 ohmios, y más preferiblemente inferior a 1 ohmio;

- el primer electrodo planar y/o el segundo electrodo planar presentan una capa transparente y conductora; - la parte de la primera extremidad es rectilínea y es perpendicular a la ramificación;

- la zona hueca presenta esquinas interiores redondeadas;

- el primer electrodo planar y/o el segundo electrodo planar presentan una capa de óxido conductor y transparente o una capa metálica, configurada para permitir que el paso de luz pase a través o para guiar las ondas de luz;

- el primer electrodo planar comprende una capa de metalización en el área de la primera extremidad, excepto en el área activa;

- el primer electrodo planar es el cátodo formado en una capa de ITO (óxido de indio y estaño), y el segundo electrodo planar es el ánodo y presenta una capa metálica;

- la pila de capas orgánicas es un material de tipo m-MTDATA;

- el espesor de la pila de capas orgánicas es de entre 50 nm, más preferiblemente y 200 nm;

- el área activa tiene una dimensión máxima inferior a 500 x 500 pm2, preferiblemente inferior a 200 x 200 pm2, más preferiblemente, inferior a 100 pm2 e incluso más preferiblemente menos de 20 pm2.

Dicho dispositivo opto-electrónico micro orgánico permite mejorar la constante de tiempo eléctrico mediante:

- la reducción de capacitancias parásitas. Esto se logra típicamente mediante la reducción del área de superficie activa del OLED;

- la minimización de la resistencia en serie Rs (y la resistencia dinámica R<d>).

En consecuencia, ¡permite ventajosamente concebir un coste bajo y un tiempo de venta rápido! Dispositivo optoelectrónico más sencillo.

El dispositivo electrónico micro orgánico puede comprender además las siguientes características superpuestas en el sustrato:

un primer electrodo planar con una primera extremidad;

una pila de capas orgánicas que cubre al menos parcialmente la primera extremidad;

- un segundo electrodo planar con un extremo que cubre parcialmente dicha pila de capas orgánicas y dicha primera extremidad con una parte, que define un área activa del dispositivo electrónico orgánico;

- donde la posición y la geometría de la primera extremidad están configuradas de modo que la primera extremidad comprende una zona hueca sin material conductor y un arco que rodea la zona hueca, teniendo el arco dos brazos y una ramificación que conecta los dos brazos, estando el área activa limitada por la anchura de dicha ramificación y la anchura de la parte de la extremidad, la zona hueca que permite:

- minimizar la capacitancia de unión del área activa al reducir el área activa,

- minimizar la serie de resistencia Rs del primer electrodo planar, y

- resolver la imprecisión del posicionamiento lateral y el posicionamiento longitudinal de las extremidades de los dos electrodos.

Ventajosamente, pero opcionalmente, el dispositivo electrónico micro orgánico según la invención puede comprender además al menos una de las siguientes características:

- el dispositivo electrónico orgánico está configurado para tener una respuesta de tiempo por debajo de 10 ns, en respuesta a un impulso eléctrico que tiene un tiempo de duración de pulso por debajo de 100 ns, para permitir una densidad de corriente en el área activa superior a 3 kA/cm2, preferiblemente 4 o 5 kA/cm2;

- la ramificación que conecta los dos brazos puede contener elementos ópticos selectivos de frecuencia como estructuras de retroalimentación distribuidas (DDF), rejillas Bragg, cristales fotónicos, cavidades microláser u otros elementos fotónicos.

Breve descripción de los dibujos

Otras características, objetos y ventajas de la presente invención aparecerán al leer la siguiente descripción detallada, con respecto a las figuras adjuntas, dadas como ejemplos no limitantes y donde:

- la Figura 1 a muestra un diagrama eléctrico equivalente de un p-OLED según el estado de la técnica;

- la Figura 1 b muestra esquemáticamente una respuesta a un impulso de dicho diagrama eléctrico equivalente; - las Figuras 2a y 2b muestran esquemáticamente un área activa de un p-OLED según el estado de la técnica; - la Figura 3a muestra esquemáticamente valores de capacitancia de un área activa dado un espesor de dicha área activa según el estado de la técnica;

- la Figura 3b muestra esquemáticamente valores de capacitancia de un área activa dado un espesor de dicha área activa según la invención;

- las Figuras 4, 5a a 5d muestran esquemáticamente el posicionamiento de los electrodos de un OLED según el estado de la técnica;

- las Figuras 6a, 7a, 7b muestran esquemáticamente el posicionamiento de electrodos de un p-OLED según la invención;

- las Figuras 6b, 6c, 6d y 6e muestran esquemáticamente detalles de electrodos de un p-OLED según la invención;

- las Figuras 8a, 8b muestran esquemáticamente el posicionamiento de electrodos de un p-OLED según el estado de la técnica;

- las Figuras 9a, 9b muestran esquemáticamente la zona hueca de un electrodo de un p-OLED según la invención; - la Figura 10a muestra un diagrama eléctrico equivalente de un p-OLED según la invención;

- las Figuras 10b muestran esquemáticamente una intensidad, voltio y valor de una resistencia dinámica para diferentes puntos de polarización según el estado de la técnica;

- las Figuras 11a, 11b muestran esquemáticamente una vista en sección vertical de una geometría plana respectivamente y una geometría biplana de electrodos de un p-OLED según la invención;

- las Figuras 12a, 12b muestran esquemáticamente una vista en perspectiva de una geometría plana respectivamente y una geometría biplana de electrodos de un p-OLED según la invención;

- la Figura 13 muestra esquemáticamente las estructuras superiores de los electrodos de electrodos coplanares de un p-OLED según la invención.

- la Figura 14 muestra esquemáticamente las estructuras superiores de los electrodos planos de un p-OLED según la invención;

- la Figura 15 muestra una muestra que comprende 4 p-OLED según la invención;

- las Figuras 16a, 16b y 16c muestran respectivamente las respuestas de excitación, densidad de corriente y tiempo de luminancia de un p-OLED según la invención para pulsos de 2,5 ns, 5 ns, 7,5 ns y 10 ns; y

- las Figuras 17a y 17b muestran esquemáticamente una vista superior y una vista en sección vertical de un p-OLED que comprende elementos fotónicos según la invención.

Descripción detallada de al menos una realización de la invención

Con referencia a la Figura 1a, se muestra esquemáticamente un esquema eléctrico equivalente para modelar un dispositivo opto-electrónico micro orgánico (p-OLED). El circuito equivalente de p-OLED se modela con:

- Una resistencia en serie Rs que tiene en cuenta la geometría;

- Una resistencia dinámica Rd’ (o un diodo ideal D en serie con una resistencia Rd); y

- Una capacitancia C en paralelo y posiblemente con otra capacitancia C<r>. La capacitancia C es la capacitancia de unión, mientras que C<r>modelar la capacitancia parásita resultante del proceso de fabricación.

Vmes es la tensión a través de la resistencia Rmes y Ve es el voltaje de excitación.

La corriente I que fluye a través de Rmes es la suma de I<d>I<c>, e I<rc>, que son las corrientes que fluyen a través del diodo D y Rd, el condensador C de unión y el condensador C del proceso de fabricación r, respectivamente.

Las corrientes I c e Irc aparecen durante el régimen transitorio y luego desaparecen después del tiempo de desintegración<t>(disminución del 95 % después de 3<t>).

Por lo tanto, la corriente relevante que fluye a través del p-OLED debe medirse una vez que se establece el estado estacionario después de tres veces la respuesta de tiempo (3<t>). En otras palabras, las capacitancias se cargan primero y producen la corriente máxima seguida de una desintegración en la corriente que permite que la corriente a través de la parte activa del p-OLED fluya progresivamente.

Si la dimensión transversal del pulso es demasiado corta y termina antes de que la corriente de capacitancia salga de la corriente de capacitancia, la corriente que fluye a través del diodo orgánico permanece insignificante y esta última apenas se observa. Por lo tanto, existe una duración de pulso mínima para un p-OLED para operar eficientemente con una emisión de luz significativa debido al régimen transitorio descrito anteriormente. Para poder excitar un OLED con un pulso ultra corto y reducir la duración del régimen transitorio, la respuesta de tiempo<t>del OLED debe minimizarse.

Los resultados de simulación de este modelo equivalente en presencia de una excitación de pulso se muestran en laFigura 1b.

Para una excitación de pulso con amplitud A, la tensión a través de Rmes exhibe un aumento agudo que alcanza un pico de corriente seguido de una desintegración exponencial a un valor de corriente de estado estacionario.

El pico de corriente es el resultado de una corriente I<c>+ I<rc>que fluye a través de los condensadores y cortocircuitan el diodo. El ID de corriente que pasa realmente por la zona de emisión de luz aumenta a medida que la corriente que carga los condensadores se apaga (saturación de carga).

La constante de tiempo eléctrico, que caracteriza la “duración” del régimen transitorio, es normalmente el resultado de un productoT e= ReqXCeq.

Una expresión más detallada es:

La constante de tiempoT• correspondiente a la velocidad de carga de los condensadores, por lo tanto, está limitada por R<s>R<d>C, C<r>(y Rmes cuando hay uno). Por lo tanto, la constante de tiempo eléctrico es accesible por la geometría y la estructura del p-OLED.

Optimizando la geometría y la estructura, principalmente desde el punto de vista eléctrico y físico para reducir R<d>, R<s>, C y C<r>cuando existe. Por lo tanto, se trata de optimizar el componente que incluye sus electrodos, de modo que los pulsos eléctricos muy cortos se apliquen efectivamente a la estructura orgánica sin reflexión y con un efecto Joule minimizado para que la energía contenida en cada pulso contribuya efectivamente a la emisión de un pulso de luz. Por lo tanto, las siguientes secciones se abordan para optimizar el p-OLED y mejorar la constante de tiempo eléctrico mediante:

1. La reducción de capacitancias C (y C r cuando existe) disminuye. Esto se logra típicamente mediante la reducción del área de superficie activa del OLED.

2. La minimización de la resistencia en serie Rs (y la resistencia RD o R<d>) (reducción del efecto resistivo relacionado con la geometría de los electrodos).

3. La propagación efectiva de la velocidad del pulso en el electrodo, tal como no muestra ruptura con el resto de un circuito de excitación.

1. Problema de capacitancia

Los materiales orgánicos están más cerca de los dieléctricos que los semiconductores. Por lo tanto, cuando estos materiales se colocan entre dos electrodos, constituyen un condensador.

Las Figuras 2a y 2bilustran diferentes geometrías de superposición de semiconductores orgánicos 22, un ánodo 21 y un cátodo 23, que definen un área activa 24.

El ánodo 21 y el cátodo 23 pueden contener preferiblemente ITO o aluminio.

Para un p-OLED con semiconductores orgánicos de constante dieléctrica relativa media £ r =3,5 y área superficial S = L x W, la capacitancia de unión es: C= £ r*£<0>*(S/e) en donde L y W son las dimensiones longitudinales y dimensiones transversales, donde e es el espesor de las pilas de diversos materiales que constituyen la estructura orgánica entre el ánodo y el ánodo.

Dicha ecuación muestra que la capacitancia aumenta con la superficie activa.

El valor de capacitancia de unión típica es de aproximadamente 20-40 nF/cm 2.

La Figura 3amuestra las curvas de valor de capacitancia en picoFarad (pF) del área activa del cuadrado 32 y p-OLED circular 31 en función del lado (L o W). Por lo tanto, como se ilustra, la capacitancia aumentó linealmente con el valor del lado (L o W).

El espesor e de un p-OLED típico está preferiblemente entre 80 nm y 100 nm aprox.

El estado de la técnica es reducir el espesor de la heteroestructura orgánica para compensar la baja movilidad de las cargas de semiconductores orgánicos.

Por el contrario, aumentar el grosor permite minimizar la capacitancia como se muestra en laFigura 3b,en donde se ilustra la evolución de la capacitancia en función del espesor de la heteroestructura orgánica para una superficie activa de 100 pm x 100 pm (ref. 34) y para 12 pm x 100 pm (ref. 32).

Además, para optimizar la constante de tiempo, podemos hacer heteroestructuras orgánicas más gruesas usando el material m-MTDATA (4,4’ ,4” -Tris [(3-metilfenil) fenilamino] trifenilamina) que exhibe una movilidad mucho mayor que otros semiconductores orgánicos.

Por lo tanto, la capacitancia optimizada puede obtenerse preferiblemente para un grosor entre aproximadamente 125 nm y 180 nm, lo que permite una reducción de un factor de aproximadamente 2,25 en comparación con el estándar p-OLED.

Como se ve previamente con la ecuación de la capacitancia de unión, es posible controlar con precisión el último limitando la zona de superposición del cátodo y el ánodo (área activa), ya que la capacitancia aumenta con la superficie activa.

Por lo tanto, es posible reducir el área activa S de un p-OLED al reducir el tamaño de uno de los electrodos a una dimensión transversal L, y superponer los dos electrodos con una distancia W. La superficie activa es entonces S = W x L.

La delimitación del área de superficie activa del p-OLED puede llevarse a cabo de dos formas diferentes (presentes en la bibliografía):

- Por fotolitografía: este método introduce una capacitancia parásita que no beneficia la reducción de la superficie activa.

- Mediante la delimitación por la superposición de los electrodos (ref.42, 44): el principio se ilustra en laFigura 4.En un sustrato 41, el cátodo 42 está estructurado antes de depositar las capas orgánicas 43 al vacío, y después del ánodo 44. La deposición de una capa de aluminio en una película delgada de tira se hace posible por evaporación a través de una máscara de enmascaramiento (máscara hueca).

Para delimitar con éxito el p-OLED por superposición para obtener el área activa 45, la precisión del posicionamiento de la máscara caché es crucial. Este posicionamiento debe realizarse durante la evaporación al vacío mediante un sistema mecánico de precisión. En la práctica, es difícil concebir la alineación de máscaras con máscaras mejores que /- 0,5 mm y los orificios más pequeños apenas pueden ser inferiores a 100 pm. Además, los efectos de proyección cónicos durante la evaporación pueden conducir a un ensanchamiento del patrón de un factor de 2. En el área de visualización de OLED, la resolución de la máscara hueca permite realizar píxeles de un tamaño típico de 300 pm.

Cabe señalar que los pasos de estructuración solo son posibles antes de la presentación de las capas orgánicas porque son frágiles y sensibles a cualquier contacto químico. Por lo tanto, es más fácil crear una estructura micronano del ánodo que del cátodo. Esto último solo puede delimitarse burdamente por evaporación a través de una máscara hueca.

El cono de las proyecciones a través de esta máscara introduce incertidumbres en la dimensión transversal y el posicionamiento lateral AL y longitudinal AW del cátodo como se ilustra en lasFiguras 5a, 5b, 5c y 5d.

Para geometrías rectangulares, las superficies definidas por las dimensiones de los electrodos (51, 53) se someten en práctica a problemas de posicionamiento e incertidumbres que tienen un impacto significativo en el área activa 54 según el signo del error de posicionamiento:

- La superficie activa 54 está definida por la dimensión transversal L del electrodo más estrecho (51, 53), y la cubierta W del ánodo 51 y del cátodo 53. Donde el posicionamiento es con una incertidumbre longitudinal AW, el área activa 54 aumenta a S = (W AW) x L(Figura 5a);

- si la incertidumbre de posicionamiento es negativa (-AW) el área activa es nula(Figura 5c)

- cuando el posicionamiento da como resultado una incertidumbre de posicionamiento transversal A L el área activa 54 aumenta: S = W x (L-AL)(Figura 5b); y

- si la incertidumbre de posicionamiento transversal AL>L después el área activa es nula(Figura 5d).

La Figura 6ilustra una realización de un p-OLED 60 que permite lograr dimensiones más pequeñas y reducir la influencia de errores de posicionamiento. El p-OLED 60 comprende un sustrato y está superpuesto sobre el sustrato 61, 131:

- un primer electrodo planar 62, preferiblemente un cátodo, con una primera extremidad 65c;

- una pila 67 de capas orgánicas que comprende al menos una capa de material electroluminiscente que cubre al menos parcialmente la primera extremidad, en donde el espesor de la pila de capas orgánicas está entre 50 nm, más preferiblemente y 200 nm;

- un segundo electrodo planar 63, preferiblemente un ánodo, con otra extremidad 63a (como se ilustra en la Figura 6c) que cubre parcialmente dicha primera extremidad 65c y dicha pila 67 de capas orgánicas con una parte, que define un área activa 64 del micro-OLED 60.

El primer electrodo planar 62 y/o el segundo electrodo planar 63 presenta una capa transparente y conductora, preferiblemente con una capa de óxido conductor y transparente o una capa metálica, configurada para dejar pasar la luz o para guiar las ondas de luz. Preferiblemente, el cátodo presenta una capa de ITO (óxido de indio y estaño) y el ánodo, y presenta una capa metálica.

Al menos un electrodo, preferiblemente el cátodo 62 está preestructurado con un área hueca 66 para reducir el área activa 64.

Para ese propósito, como se ilustra en las Figuras 6b y 6c, la posición y la geometría de la primera extremidad 65c están configuradas de modo que la primera extremidad 65c delimita una zona hueca 66 sin material conductor, con un arco 65 que rodea la zona hueca 66, teniendo el arco 65 dos brazos 65a y una ramificación 65b que conecta los dos brazos 65a, estando el área activa 64 limitada por la dimensión transversal Wb de dicha ramificación 65b y la dimensión transversal W de la parte de la otra extremidad del ánodo 63 (tal como se ilustra en la Figura 6e).

Por lo tanto, el cátodo 62 se vacía en el área superpuesta con el ánodo 63. La parte de la otra extremidad 63 es rectilínea y es perpendicular a la ramificación 65b.

La dimensión transversal Wb de la ramificación 65b es de entre 2 pm y 20 mm; La dimensión longitudinal Lh de la zona hueca 66 está entre 2 pm y 20 mm; La dimensión transversal de la parte de extremidad está entre 1 pm y 10 mm, La dimensión transversal Wb de dicha ramificación 65b está entre 1 pm y 10 mm, y la dimensión transversal La de los brazos 65a está entre 1 pm y 1 mm.

Las Figuras 7a y 7bilustran otra realización de un p-OLED 70. Una zona hueca 75 permite limitar un lado de un área activa 74 de dimensión transversal W y dimensión longitudinal L, independientemente del error de posicionamiento longitudinal AW>0(Figura 7a). Para tener en cuenta el error de posicionamiento lateral AL, la zona hueca 75 se expande a L AL1 AL2(Figura 7b).

Por lo tanto, la dimensión longitudinal L de la ramificación 76 es mayor o igual que el error de margen del posicionamiento lateral AL de la extremidad del segundo electrodo, la dimensión longitudinal de la zona hueca es mayor o igual que el error de margen del posicionamiento longitudinal AW de la extremidad del primer electrodo.

La geometría adoptada para el ánodo (un arco que tiene dos brazos y una ramificación que conecta los dos brazos) y el posicionamiento del cátodo permite reducir la superficie activa y, por lo tanto, la capacitancia del p-OLED, al tiempo que minimiza el efecto del aumento de la resistencia de contacto porque las cargas pueden moverse desde un extremo al otro de la ramificación del arco. De hecho, la resistencia de contacto se reduce en un factor de al menos dos de las dimensiones transversales idénticas en comparación con la geometría convencional, tal como la ilustrada en lasFiguras 8a y 8b.Los electrodos 82, 83 tienen una geometría de cruce, conocida en el estado de la técnica.

Las Figuras 8a y 8bmuestran el efecto de las incertidumbres de posicionamiento. Por lo tanto, en esta geometría convencional, el error de margen del posicionamiento longitudinal AW de la extremidad de un primer electrodo 82, y el error de margen del posicionamiento lateral AL de una extremidad de un segundo electrodo 83 indujeron una gran diferencia del valor del área activa 84. El área activa 84 en laFigura 8asiendo muy superior en comparación con el área activa 84 en laFigura 8b. Por lo tanto, dicha configuración no permite controlar el área activa con precisión. Por lo tanto, no permite controlar la capacitancia del p-OLED.

En referencia a lasFiguras 9a y 9b, un ánodo 91 incluye una zona hueca 92a/92b en una extremidad. La zona hueca 92a/92b tiene una geometría de arco que puede optimizarse retirando todos los ángulos rectos para optimizar las líneas de corriente y el paso de cargas en los electrodos.

Por lo tanto, el arco puede tener una geometría semicircular, elíptica, de cesta o derecha.

Preferiblemente, un área activa tiene una dimensión máxima de menos de 500 x 500 micrómetros al cuadrado, preferiblemente menos de 200 x 200 micrómetros al cuadrado, más preferiblemente menos de 100 micrómetros al cuadrado e incluso más preferiblemente menos de 20 micrómetros al cuadrado, con un valor de capacitancia menor o igual que aproximadamente 200 pF, preferiblemente menor que 20 pF, preferiblemente menor que 1 pF, y más preferiblemente menor que 0,4 pF.

La resistividad equivalente del área activa es inferior a 500 ohmios, preferiblemente inferior a 50 ohmios, y más preferiblemente inferior a 1 ohmio;

2. Problema de resistencia:

Existen dos tipos de modelos de resistencia:

- resistencia dinámica; y

- resistencia en serie.

La reducción de la superficie activa, por lo tanto, de las dimensiones W y L de los electrodos, puede conducir a un aumento en la resistencia en serie Rs debido a la geometría de los electrodos además de la reducción de la capacitancia deseada.

Por lo tanto, para reducir la constante de tiempo del componente orgánico opto-electrónico, es esencial reducir también la resistencia en serie que resulta de la geometría del ánodo y del cátodo.

Además, si un electrodo incluye material ITO, ya que el ITO es menos conductor que los metales (la conductividad del ITO es de 5,95 105S/m vs. 3,53 107 S/m para aluminio), la resistencia en serie de dicho electrodo es mayor a las de los componentes opto-electrónicos inorgánicos.

En el ejemplo de un ánodo de ITO de la dimensión transversal W, la dimensión longitudinal L<ito>, espesor tc y resistividad prro y un cátodo de aluminio de dimensión longitudinal Lal Dimensión transversal L y espesor ta.

La resistencia en serie total es: Rs = RS-cátodo RS-ánodo, suma de la resistencia de serie inducida por el ánodo: RS-ánodo = piT<0>*lito/ Ptc, y la inducida por el cátodo es: RS-cátodo =<pai>*I<a>/ Lta.

Está claro que la reducción del área superficial del p-OLED (S = W x L) conduce a un aumento en la resistencia en serie cuya contribución principal es el ánodo de ITO.

Los valores típicos de resistencia en serie obtenidos sin metalización de al menos un electrodo están en el intervalo de 40-100 ohmios, para rastrear dimensiones longitudinales de 1 cm y dimensiones transversales W = 2 mm.

Esta resistencia se reduce favorablemente en un factor de 2900 si un electrodo que comprende ITO está metalizado por aluminio en ubicaciones distintas del área activa que deben permanecer transparentes, es decir, menos o iguales que aproximadamente algunas ohmios o incluso algunas fracciones de ohmios.

La Figura 10amuestra un modelo eléctrico equivalente de un p-OLED, correspondiente a la Figura 1, en donde el diodo se reemplaza por una resistencia dinámica Rd', una resistencia que depende del punto de polarización.

En referencia a laFigura 10b,podemos ver la intensidad-Voltaje, entre los puntos A y B, característica de un valor de resistencia dinámica (inverso de la pendiente) para diferentes puntos de polarización.

La función que tiene la intensidad (a) en abscisas y el voltaje (V) en las ordenadas tiene la forma de la inversa de una función logarítmica normal. Por lo tanto, muestra que el valor de resistencia de Rd' comienza a disminuir cuando alcanza un voltaje determinado. Para reducir la resistencia dinámica R<d>” , por lo tanto, es importante trabajar con un punto de funcionamiento con la tensión más alta posible.

La línea de alimentación está dimensionada para una impedancia característica de 50 Q a la frecuencia objetivo de 1 GHz (el mismo principio es aplicable a otras frecuencias objetivo más allá de 1 GHz, por ejemplo). Por lo tanto, para asegurar la continuidad de la impedancia con la fuente de excitación y su conectividad, se debe obtener la resistencia dinámica tan cerca como sea posible de 50 ohmios. Por lo tanto, los voltajes deben ser mayores que en el funcionamiento normal de un p-OLED. Para alcanzar estos altos voltajes, es importante asegurar que la velocidad de propagación efectiva del pulso en el electrodo no se rompa con otras partes del circuito de excitación. De hecho, romper o cambiar las velocidades de propagación de un elemento a otro provoca la reflexión. Por lo tanto, minimizar estas reflexiones permite que la energía contenida en el pulso se suministre a la parte activa del p-OLED.

3. Problema de reflejos de pulsos

La velocidad de propagación V$ de una ola en un cable es del orden de 180.000 a 200.000 km/s, es decir, considerando c, la constante para la velocidad de luz en aspiración: c/1,7<V$<c/1,5.

La velocidad de propagación V$ también se escribe como una función del material y más particularmente en función de la constante dieléctrica £r del último: V$ = c/Vsr. En un cable coaxial (tipo RG 58C/U) la velocidad es v = 200.000 km/s y también puede expresarse como una función de la capacitancia lineal (C - 100 pF/m) y la inductancia lineal (L - 250nH): V$ = V (L/C).

La velocidad de propagación efectiva de una onda en un electrodo de geometría coplanar (o cinta, cuando los electrodos y planos de tierra están en la misma cara del sustrato) depende de las dimensiones de este electrodo y, en particular, en la dimensión transversal W o L de la pista, el espesor del sustrato y la constante dieléctrica de este último.

A priori tiene una velocidad diferente de la velocidad de propagación en el cable. Cuando un pulso pasa de un cable al electrodo de un componente, cualquier variación en la velocidad de propagación vista por la ola produce un reflejo. Una parte de la ola se refleja de hecho debido a la rotura en la velocidad de dispersión (o velocidad de fase en el caso de un pulso) entre el cable de alimentación que proviene del generador y el componente. Esto tiene el efecto de reducir la parte del pulso realmente entregado a la parte activa del componente.

Los reflejos de los pulsos pueden generar un ensanchamiento de los pulsos, una disipación de energía en otro lugar que en la hetero-estructura orgánica. Estas reflexiones limitan la velocidad de propagación.

Uno de los ejemplos más obvios se refiere a la tasa de modulación cuando un tren de pulsos se somete a un p-OLED que está limitado a un período más largo que el ensanchamiento del pulso.

Tales reflejos son bien conocidos para ondas electromagnéticas en el rango de frecuencias ópticas (150-250 THz). Por lo tanto, en la interfaz entre dos materiales con índice ni = c/vi y n<2>= c/v<2>, o vi y V<2>son las velocidades de propagación de la onda en los medios 1 y 2 respectivamente, las formulaciones de coeficientes de reflexión como:

_n\ - n i _ v2 -v i

n\ n2viv2 '

En el intervalo de frecuencia 100-10 MHz-GHz, las geometrías de los electrodos tienen una influencia sobre la velocidad de propagación efectiva y, por lo tanto, crean una constante dieléctrica relativa efectiva sr. Por lo tanto, existe una forma de actuar sobre la geometría para modificar la velocidad de propagación en el electrodo. La constante de propagación es

Se pueden distinguir dos tipos de geometrías, lo que permite modular la permitividad dieléctrica relativa:

- La geometría planar donde un electrodo 122a y los planos de tierra 121a están en la misma cara de un sustrato dieléctrico 123, como se ilustra en laFigura 11a.

- La geometría biplanar donde un electrodo 122b se coloca en un lado de un sustrato 123 y un plano de tierra 121b en el lado opuesto de dicho sustrato dieléctrico 123, como se ilustra en laFigura 11b.

Dicho sustrato dieléctrico 123 contenía vidrio, silicio, óxido de silicio, polímeros o sustrato flexible.

LaFigura 12amuestra la vista en sección vertical de una geometría planar.

Los electrodos planos están compuestos por un electrodo central 122a (preferiblemente un ánodo) colocado equidistantemente entre dos pistas de masas 121a, todas dispuestas en el mismo plano por encima de un soporte dieléctrico 123 (que contiene preferiblemente vidrio o silicio).

h y sr representan respectivamente el espesor y la permitividad dieléctrica relativa del sustrato dieléctrico. T y t representan respectivamente la dimensión transversal y el espesor del ánodo. G es la distancia entre los ángulos 122a y los planos de tierra 121a (cátodo en algunas configuraciones).

Estos planos de tierra 121a están presentes a cada lado del ánodo 122a y están conectados entre sí por el circuito externo o por la geometría de los electrodos.

Para un dieléctrico dado, la impedancia característica de los electrodos planares para producir componentes optoelectrónicos rápidos se proporciona principalmente como observamos por el factor de forma definido por la relación Y<1>.

Los siguientes parámetros también se definen:

Se utilizan las funciones intermedias 0<1>(<y>) y 0<2>(y) que definen 0 (<y>) en diferentes intervalos:

.

La permitividad relativa efectiva se da entonces por:

, con (3 = (31 o (32.

Por lo tanto, la condición para obtener la misma permitividad dieléctrica relativa efectiva para los electrodos como para los cables, da como resultado:

Por lo tanto, se obtuvo una relación entre T, G y la relación T/(T 2G). Para reducir o cancelar estas reflexiones, por lo tanto, es posible modificar la geometría del p-OLED y en particular la relación T/(T 2G).

Considerando un sustrato de vidrio (£r = 7,75) de espesor H = 1000 pm y óxidos de estaño e indio (ITO) con una conductividado= 5,95e5 de 100 nm de espesor.

Dado un valor T de dimensión transversal predefinido, calculamos el valor de G de hueco tal como £r eficaz = 1,5 para obtener la siguiente tabla de dimensiones:

En referencia a laFigura 13,se ilustran diferentes estructuras de electrodo coplanares.

Un sustrato dieléctrico 131 inicial puede ser una muestra de vidrio cubierta con una capa conductora 131 b, por ejemplo con ITO(Figura 13a).Los electrodos se estructuran retirando la capa conductora por al menos dos líneas continuas paralelas 132 de dimensión transversal G. Esto permite crear electrodos centrales de dimensión transversal T separados por una distancia G de dos planos de tierra(Figura 13b).Este dimensionamiento hace posible asegurar la continuidad de la propagación con la fuente de excitación y su conexión (el mismo principio se aplica a otras frecuencias objetivo por encima de 1 GHz, por ejemplo).

De hecho, los huecos G están dimensionados para adaptar la velocidad de propagación del pulso eléctrico en el dispositivo para limitar las reflexiones debido al paso del impulso eléctrico entre el cable eléctrico y el electrodo planar. Además, los huecos G tienen un tamaño para que una permitividad dieléctrica efectiva del dispositivo opto-electrónico orgánico sea igual a la permitividad dieléctrica del cable eléctrico que suministra el impulso eléctrico (más o menos 10 %). Los electrodos pueden disponerse según las configuraciones de laFigura 13cpara permitir la medición de la corriente separando el ánodo (A) y el contacto del cátodo (K) retirando la capa conductora entre los electrodos.

El electrodo A de las figuras 13 y 14 corresponde al electrodo 62, 71, 171 de todas las figuras 6, 7 y 17.

El electrodo K de las figuras 13 y 14 corresponde al electrodo 63, 73 de todas las figuras 6, 7 y 17.

El cátodo y el ánodo obviamente pueden invertirse en estas figuras.

Además, como se ve previamente, agregando una zona hueca 133(Figura 13d),es posible limitar los efectos de las incertidumbres posicionales en el tamaño de la superficie activa y, por lo tanto, en la capacitancia.

LasFiguras 13e a13 h muestran una estructura en la que el cátodo K y el plano de tierra coinciden. En esta configuración, no se elimina la capa conductora entre el cátodo (K) y los planos de tierra. Pueden crearse resistencias pasivas 134a(Figura 13f)al no retirar completamente la capa conductora entre los planos de tierra y el cátodo (K) o el ánodo (A). Los inductores y los condensadores 134b también pueden grabarse en el dispositivo en paralelo o en serie(Figura 13g)que está en continuidad eléctrica con el cátodo (K) o el ánodo (A).

Una estructura completa con un ánodo a metalizado que permite una reducción de la resistencia en serie se muestra en laFigura 13h.

Las estructuras que permiten las mediciones pueden integrar componentes pasivos 134c en el cátodo K(Figura 13i)o el ánodo A(Figura 13j).

Las estructuras finalizadas con una capa orgánica 135 y una metalización del brazo de cátodo K 136(Figura 13k)también puede integrar una metalización de ánodo A(Figura 13l).

LaFigura 12bilustra otra realización de la geometría de electrodos. Dicha figura muestra la vista en sección vertical de un electrodo biplanar 122b.

El electrodo 122b se coloca en un lado de un sustrato 123 y un plano de tierra 121b en el lado opuesto de dicho sustrato 123. h y sr representan respectivamente el espesor y la permitividad dieléctrica relativa del sustrato. T y t representan respectivamente la dimensión transversal y el espesor de la pista conductora.

A una frecuencia dada, el electrodo biplanar se caracteriza esencialmente por el factor de forma W/H. Por ejemplo, con AN: £r = 11,9 (silicio), o = 3,53 107 (aluminio) Zc = 50 Q, f = 1 GHz, H = 500 pm, obtenemos W = 0,803 x H = 401,6 pm.

En referencia a laFigura 14,se ilustran diferentes estructuras de electrodos biplanares.

Un soporte inicial 141 puede contener una muestra de silicio 141b cubierta, por ejemplo, con ITO(Figura 14a).Los electrodos están estructurados en forma de una línea 142(Figura 14b)dimensionado para reducir el reflejo en la interfaz entre la fuente de excitación y su conector.

Un cátodo K y un ánodo A se crean por separación de la línea 142(Figura 14c).

Se puede integrar un área hueca 143 en el ánodo A(Figura 14d).

No se ilustra un plano de tierra en la parte inferior del soporte 141, pero el contacto con este último es por vías 144 que pueden ser conexiones a través del sustrato 141(Figura 14e).

Es posible añadir resistencias de medición 145 entre el cátodo K y el plano de tierra(Figura 14f),u otros componentes pasivos 145 en el cátodo K(Figura 14g),o el ánodo A(Figura 14h).

La sonda de medición es posible agregando almohadillas de contacto 146 conectadas al suelo mediante vías(Figura 14i),posiblemente con una resistencia de medición 145 entre el cátodo k y el plano de tierra(Figura 14j).

La deposición de la capa orgánica 148 y la metalización del cátodo K para producir el dedo de cátodo 149 se ilustran en laFigura 14ko laFigura 14l.Puede ser necesaria la metalización de ánodos y cátodos de ITO para reducir la resistencia en serie.

La siguiente tabla ilustra las diferentes geometrías que permiten la reducción de las reflexiones:

LaFigura 15muestra una muestra que comprende 4 p-OLED: las muestras 1 y 3 están en configuración de medición de corriente (correspondiente a la figura 13. k), las muestras 2 y 4 están configuradas en modo de cátodo conectado al plano de tierra (correspondiente a las figuras 13,h). El sustrato de vidrio contiene una capa de ITO.

La captura en esta figura es la siguiente, A: Ánodo, K: Cátodo E: Área hueca, S: Área activa, D: Dedos de cátodo metalizados, M: plano de tierra, R<m>resistencia de medición integrada.

Dicha configuración permite obtener:

- respuesta eléctrica veces menor o igual que aproximadamente 0,4 ns-1,8 ns; y

- tiempos de respuesta óptica menores o iguales a aproximadamente 5 ns.

LasFiguras 16muestran respuestas de tiempo eléctricas y ópticas de un p-OLED optimizado para reducir las reflexiones parásitas, que incluyen una geometría de arco, una limitación del área activa para permitir una minimización de la capacitancia, tal como la que se muestra en laFigura 15.

Las respuestas de tiempo eléctricas y ópticas son para pulsos de 2,5 ns (1a columna), 5 ns (2° columna), 7,5 ns (3a columna) y 10 ns (4a columna).

Para cada duración de pulso, las amplitudes de excitación son iguales a 10, 20, 40, 60, 80, 100 y 120 voltios.

LaFigura 16amuestra el voltaje de excitación sometido al p-OLED, laFigura 16bmuestra la densidad de corriente (respuestas eléctricas del p-OLED) y laFigura 16cmuestra la luminancia (UA) (respuestas ópticas del p-OLED). La configuración de caracterización consiste en un circuito electrónico de excitación de alta tensión de alta velocidad que acciona el p-OLED, y una configuración de recogida de luz de alta velocidad. El circuito de excitación también incluye una resistencia coincidente igual a 50 ohmios para proteger el generador de pulsos, y una resistencia en serie RMES = 50 ohmios dedicada a la medición de la corriente instantánea I. Los dispositivos son accionados por un generador de pulsos rápido (AVTech AVL-2A-B) que produce pulsos eléctricos con una dimensión transversal que varía de 3 ns a 100 ns, tasa de repetición de 10 Hz y una amplitud de hasta 160 V. Los pulsos de excitación tienen un tiempo de subida de 2 ns. La configuración de captación de luz incluye un microscopio confocal para la observación y la detección se realiza a través de un fotodiodo de avalancha (Thorlabs, APD130A). Todas las señales se adquieren con un osciloscopio de alta velocidad (Tektronix, TDS7254).

Las mediciones en laFiguras 16muestran que:

• El tiempo de respuesta disminuye con la disminución de la superficie activa del q-OLED.

• El tiempo de respuesta disminuye con la disminución de las diversas resistencias:

◦ C = 10pF-20pF siguiendo las muestras para un espesor de 100 nm y una superficie activa de 100 qmx100 qm.

o Rd ~ 120W-340W.

° Rs - 60-100W (sin metalización).

• Con electrodos optimizados para reducir las reflexiones que incorporan mangos de cesta, es posible lograr densidades de corriente de 4000 A/cm2.

Por lo tanto, la geometría y estructura optimizadas de un q-OLED como se ilustra en laFigura 15permite obtener una respuesta de tiempo (eléctrica y óptica) por debajo de 10 ns, en respuesta a un impulso eléctrico que tiene un tiempo de duración de pulso por debajo de 100 ns, para permitir una densidad de corriente en el área activa superior a 3 kA/cm2, preferiblemente 4 o 5 kA/cm2.

LaFigura 17ay17bilustra un q-OLED 170 con un electrodo 171 y un electrodo 173.

La ramificación 171b conecta los dos brazos 171a y puede contener uno o varios elementos fotónicos 174a, 174b. Los elementos fotónicos 174a, 174b pueden ser una guía de ondas, una rejilla, un espejo de retroalimentación distribuida, una cavidad láser, una cavidad láser hecha de espejos de retroalimentación distribuidos, un cristal fotónico, una cavidad láser hecha de un defecto en un cristal fotónico.

Esos elementos fotónicos 174a, 174b permiten modificar las características de emisión, de modo que puedan diseñar un q-OLED 170 con características ópticas particulares.

Técnica anterior citada

[1] : D. Kasemann, R. Brückner, H. Frob, and K. Leo, « Organic light-emitting diodes under high currents explored by transient electroluminescence on the nanosecond scale », Phys. Rev. B, vol. 84, no 11, p. 115208, 2011.

[2] : K. Hayashi, H. Nakanotani, M. Inoue, K. Yoshida, O. Mikhnenko, T.-Q. Nguyen, and C. Adachi, « Suppression of roll-off characteristics of organic light-emitting diodes by narrowing current injection/transport area to 50 nm », Applied Physics Letters, vol. 106, no 9, p. 93301, march 2015.

[3] H. Nakanotani, et al “ Injection and transport of high current density over 1000 A/cm2 in organic light emitting diodes under pulse excitation” , Jpn. J. Appl. Phys. 443659 (2005)

[4] : N. C. Giebink et S. R. Forrest, “Temporal response of optically pumped organic semiconductor lasers and its implication for reaching threshold under electrical excitation” , Physical Review B, vol. 79, no 7, february. 2009.

[5] A. J. Heeger, “ Fast pulsed electroluminescence from polymer light-emitting diodes” , J. Appl. Phys. Vol. 91, N° 4, 2002.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Dispositivo opto-electrónico micro orgánico que emite un impulso de luz que tiene una respuesta de tiempo por debajo de 10 ns, en respuesta a un impulso eléctrico que tiene un tiempo de duración de pulso por debajo de 100 ns, que comprende un sustrato dieléctrico (61, 131) que admite: - un primer electrodo planar (62, 71,171) con una dimensión transversal T ; - una pila (67, 72, 135) de capas orgánicas que cubre parcialmente dicho primer electrodo planar (A, 62); - un segundo electrodo planar (63, 73, 173) con al menos una parte que cubre dicha pila (135) de capas orgánicas y dicho primer electrodo planar (62, 71,171), que define un área activa (45, 54, 64, 74) del dispositivo opto-electrónico orgánico; - algunos cables eléctricos para el suministro de tensión que se conectan al primer electrodo planar (62, 71, 171) y al segundo electrodo planar (63, 73, 173); caracterizado porque el sustrato dieléctrico (61, 131) también soporta al menos un plano de tierra (121 a, 121b); el primer electrodo planar (62, 71,171), el segundo electrodo planar (63, 73, 173) y el plano de tierra (121a, 121b) están separados por huecos (132, G, h) sin material conductor, los espacios (132, G, h) que tienen un tamaño (G, h) para adaptar la velocidad de propagación del pulso eléctrico en el dispositivo para limitar las reflexiones debido al paso del impulso eléctrico entre los cables eléctricos y los electrodos planos (62, 71,173), los espacios (132, G, h) que tienen un tamaño (G, h) de modo que una permitividad dieléctrica efectiva del dispositivo opto-electrónico orgánico sea igual a la permitividad dieléctrica de los cables eléctricos que suministran el impulso eléctrico. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la reivindicación 1, en donde el primer electrodo planar (62, 71,171), el segundo electrodo planar (63, 73, 173) y el plano de tierra (121 a, 121 b) están estructurados para integrar una excitación o un circuito de caracterización, que incluye al menos una resistencia, una capacitancia y/o una inductancia (134a, 134b, 134c, 145), que están dispuestas en serie y/o paralelas. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde: - el primer electrodo planar (62, 71, 171, 122a) se extiende entre dos planos de tierra (121a) en el mismo lado del sustrato, a la misma distancia de los dos planos de tierra (121 a), y se separa de los dos planos de tierra (121a) con algunos huecos (G, 132) sin material conductor; - la dimensión transversal T del primer electrodo planar (62, 71, 171) y la dimensión transversal g del espacio (G, 132) entre dicho primer electrodo planar (62, 71, 171) y cada uno de los dos planos de tierra (121a) son tales que la permitividad dieléctrica efectiva, £<r, eficaz>, definida por: 1+ (£<r>-1)/2*p (Y)<2>) P (Y<1>) es igual a £<r0>, la permitividad dieléctrica del cable eléctrico; donde: £<r>es la permitividad dieléctrica del sustrato dieléctrico, y<1>, Y<2>e Y<3>son parámetros geométricos,

   y l

   definiendo (3(y) para yi e Y<2>en el intervalo

   definiendo(3(y )parayieY2 en el intervalo<1 /V ÍE ) < y < 1.>; h siendo el espesor del sustrato dieléctrico. 4. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el primer electrodo planar (62, 71, 171) o el segundo electrodo planar (63, 73, 173) es el plano de tierra (121a). 5. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2, en donde: - el plano de tierra (121 b) está en un lado del sustrato, y - el primer electrodo planar (62, 71, 171) y el segundo electrodo planar (63, 73, 173) son pistas en el otro lado del sustrato (131) y están eléctricamente enlazados al plano de tierra (121b) con vías (146). 6. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la geometría y las dimensiones de: primer electrodo planar (62, 71, 171), plano de tierra y segundo electrodo planar (63, 73, 173), están configurados para crear una impedancia del dispositivo igual a 50 ohmios o 75 ohmios. 7. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer electrodo planar (62, 71, 171) y/o el segundo electrodo planar (63, 73, 173) presentan una capa conductora y transparente, o una capa metálica, estando configurada la capa metálica para dejar pasar la luz o para guiar la onda de luz. 8. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la reivindicación anterior 7, en donde el primer electrodo planar (62, 71, 171) es el cátodo (K) hecho de ITO (óxido de indio y estaño) y el segundo electrodo planar (63, 73, 173) es el ánodo (a) y es una capa metálica. 9. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la reivindicación anterior 7, en donde el segundo electrodo planar (63, 73, 173) es el cátodo (K) y está hecho de ITO, y el primer electrodo planar (62, 71, 171) es el ánodo (a) y es una capa metálica. 10. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato dieléctrico (61,131) es vidrio, silicio, óxido de silicio, óxido de silicio sobre silicio, polímeros o sustrato flexible. 11. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo opto-electrónico orgánico es un OLED. 12 Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo comprende superpuesto en el sustrato dieléctrico (61): - el primer electrodo planar (62, 71, 171) con una primera extremidad (65c); - el segundo electrodo planar (63, 73, 173), con otra extremidad (63a) que cubre parcialmente dicha primera extremidad (65c) y dicha pila (67) de capas orgánicas con una parte, que define un área activa del dispositivo opto-electrónico micro orgánico; en donde la posición y la geometría de la primera extremidad (65c) están configuradas de modo que la primera extremidad (65c) delimita una zona hueca (66) sin material conductor, con un arco (65) que rodea la zona hueca (66), teniendo el arco (65) dos brazos (65a) y una ramificación (65b) que conecta los dos brazos (65a), estando el área activa (64) limitada por la dimensión transversal (Wb) de dicha ramificación (65b) y la dimensión transversal (W) de la parte de la otra extremidad (63a). 13. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la reivindicación anterior 12, en donde la zona hueca (66) está configurada para hacer frente a un margen de error del posicionamiento lateral y el posicionamiento longitudinal de la parte de la otra extremidad (63a) del segundo electrodo planar (63, 73, 173) con respecto a la primera extremidad (65c) del primer electrodo (62, 71, 171). 14. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores 12 o 13, en donde las características eléctricas de dicho dispositivo se modelan con: - una resistencia Rs; - una resistencia dinámica Rd' y - al menos una capacitancia de unión (C) en paralelo con la resistencia dinámica R<d>para modelar el área activa (45, 54, 64, 74); donde la zona hueca (66) está configurada para minimizar la capacitancia de unión (C) reduciendo la superficie del área activa (45, 54, 64, 74). 15. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer electrodo planar (62, 71, 171) y/o el segundo electrodo planar (63, 73, 173) es una capa transparente y conductora. 16. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según una de las reivindicaciones anteriores 12 a 15, en donde la ramificación que conecta los dos brazos comprende uno o varios elementos fotónicos (174a, 174b). 17. Dispositivo opto-electrónico micro orgánico según la reivindicación anterior 16, en donde el elemento fotónico (174a, 174b) se elige entre la lista: una guía de ondas, una rejilla, un espejo de retroalimentación distribuida, una cavidad láser, una cavidad láser hecha de espejos de retroalimentación distribuidos, un cristal fotónico, una cavidad láser hecha de un defecto en un cristal fotónico.