Lichtemissiematerialen

Lichtemissiematerialen zijn materialen die licht uitstralen als reactie op energie-invoer, bijvoorbeeld elektrisch, optisch of thermisch. Ze omvatten fluorescentie- en fosforescerende materialen en elektroluminescente materialen die in verlichtings- en displaytoepassingen worden gebruikt. Ze vormen een kerncomponent van moderne verlichting en beeldtechnologie.

Emissie kan via verschillende mechanismen plaatsvinden. Bij fluorescentie en fosforescentie geven dopanten in een host-matrix fotonen af wanneer elektronen terugkeren naar een lager energieniveau. Bij elektroluminescentie, zoals in OLEDs, injecteren elektronen en gaten onder spanning en recombineren ze tot excitons die licht uitzenden. Nanokristallijne quantumdots leveren emissie met kleur die afhangt van de deeltjesgrootte; organische emissiematerialen kunnen ook via elektrische excitatie licht geven.

Toepassingen omvatten algemene verlichting (witte LED’s), beeldschermen en backlights (OLED- en quantumdot-gebaseerde displays), signalisatie en opto-elektronische apparaten. In de biomedische sfeer worden emissiematerialen gebruikt voor imaging en labeling, en in sensoren.

Belangrijke eigenschappen zijn hoge quantum efficiëntie, goede kleurweergave, stabiliteit en lange levensduur, en compatibiliteit met fabricageprocessen. Voorbeelden zijn inorganic fosfoors zoals YAG:Ce3+, dopant-gebaseerde fosforen, organische emissiematerialen en kwantumdots. Uitdagingen omvatten degradatie bij operationele belasting, efficiëntie-droop bij OLEDs en regelgeving rondom toxische materialen (cadmium in sommige quantumdots), evenals kosten en schaalbaarheid van productie.

Toekomstige ontwikkelingen richten zich op milieuvriendelijkere en efficiëntere emitters, zoals loodvrije perovskietmaterialen, all-organische emitters, betere encapsulatie en flexibele displaytechnologie. Ook wordt gewerkt aan betere kleurverzadiging, langere levensduur en stabiliteit onder realistische gebruiksomstandigheden.