Lampu dioda dari hibridisasi benang nano ZnO dengan polimer organik

Lampu dioda dari hibridisasi benang nano ZnO dengan polimer organik

oleh Iwan

Perkembangan teknologi lampu diode (LED) menggunakan bahan inorganic yang fleksibel dan lentur telah mampu direalisasikan dengan menggunakan ZnO yang berbentuk benang nano. Benang nano dari ZnO bertindak sebagai komponen optis.
Diawali oleh emisi sinar ultra violet(uv) dengan panjang gelombang 393 nm dari benang nano ZnO (ZnO Nanowire LEDs Have UV Output,” Photonics Spectra, January 2006, page 135), para peneliti kini telah menemukan spectrum yang berada pada rentang cahaya tampak hingga mendekati sinar infra merah (500-1100 nm) mampu dihasilkan oleh LED yang berbasiskan benang nano dari ZnO.
Gambar 1. Diagram dari struktur LED berbasis benang nano pada substrate plastik

Penemuan ini di pelopori oleh Prof. Rolf Könenkamp dari Portland State University in Oregon. Hasil penemuannya melaporkan bahwa LED dari bahan inorganic diprediksikan menjadi alternative masa depan untuk menggantikan semua perangkat elektronik dan photonic dari bahan organic.
Struktur dari divais LED berbasiskan benang nano yang lentur dapat di lihat pada gambar 1. Dari gambar tersebut benang nano ZnO ditumbuhkan diatas substrate polyethylene terephtalate (bahan plastic) yang telah dilapisi oleh indium tin okside (ITO). Kristal tunggal benang nano tersebut ditumbuhkan dengan metode elektrodeposisi dengan temperature 80oC di atas ITO. Proses penumbuhan kira-kira memakan waktu satu jam dengan arah tumbuh vertical dan homogeny. Dari hasil karakterisasi, panjang benang nano rata-rata 2 mm dan diameter 70-120 nm. Lalu benang-benang nano tersebut di lapisi dengan lapisan tipis polysterene sebagai isolator yang mengisi tiap celah diantara benang-benang nano. Lapisan tipis polysterene melapisi benang nano dengan ketebalan kira-kira 10 nm. Proses pengisian celah atau pelapisan benang-benang nano tersebut menggunakan metode spin coating. Lalu bagian atas dilapisi pula menggunakan poly(3,4-ethylene-dioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PEDOT/PSS, selanjutnya dilapisi emas (sebagai kontak Ohmic) yang berperan sebagai anoda (elektroda positif). Gambar 2. Benang-benang nano ZnO yang berada dilapisi oleh lapisan tipis polystyrene

Dari penelitian lebih lanjut, ternyata benang-benang nano ZnO tersebut melekat sangat kuat diatas substrate meskipun dibengkokan dengan jari-jari kelengkungan <10 μm.Dari sisi intensitas cahaya yang diemisikan, LED benang nano yang berada diatas substrate plastic memancarkan cahaya dengan intensitas lebih rendah dibandingkan diatas substrate gelas. Namun demikian distribusi spectrum cahaya yang teramati dari elektroluminisensi memiliki kemiripan yaitu berada di rentang cahaya tampak.
Penemuan ini mengindikasikan bahwa hibridisasi teknologi nano dengan polimer organic memiliki potensi untuk dikembangkan dalam ranah aplikasi optoelektronika di masa depan.

Referensi :

Photonics Spectra, January 2006, page 135
Nano Letters, February 2008, pp. 534-537.