Perovskite LED'er, tusind gange lysere end OLED'er

Lysemitterende dioder (LED'er) har revolutioneret moderne lys- og sensorteknologi. Fra applikationer i vores hjem til industri, LED'er bruges til alle belysningsapplikationer, fra indendørs belysning over tv-skærme til biomedicin. Udbredte organiske LED'er (OLED'er) i dag, for eksempel i smartphoneskærme, anvender organiske tyndfilmsmaterialer som en halvleder. Deres maksimale lysstyrke forbliver dog begrænset; tænk bare på at prøve at læse din smartphone-skærm på en meget solrig dag.

I mellemtiden beviser perovskiter - en klasse af materialer med en specifik krystalstruktur - deres værdi ud over solceller. Med fremragende optoelektriske egenskaber, billig bearbejdelighed og effektiv ladningstransport er disse materialer dukket op i de sidste 10 år som interessante kandidater til lysemissionsapplikationer, såsom LED'er.

Men mens perovskitter kan modstå meget høje strømtætheder, er laserdrift med emission af høj-intensitets kohærent lys endnu ikke nået. "I ULTRA-LUX-projektet viste imec for første gang en PeLED-arkitektur med lave optiske tab og pumpede disse PeLED'er til strømtætheder, der understøtter den stimulerede emission af lys," forklarede prof. Paul Heremans, som er imec senior fellow og hovedefterforsker af projektet.

Projektet er detaljeret offentliggjort i Nature Photonics , med titlen "Elektrisk assisteret forstærket spontan emission i perovskite lysemitterende dioder."

"Denne nye arkitektur af transportlag, transparente elektroder og perovskit som det halvlederaktive materiale, kan fungere ved elektriske strømtætheder titusindvis af gange højere (3 kA cm ^-2 ) end konventionelle OLED'er kan."

"Med denne arkitektur forbedrede imec den forstærkede spontane emission med en elektrisk hjælp fra den konventionelle optiske pumpning. Ved at gøre det viste imec, at elektrisk injektion bidrager med 13 % til den samlede mængde stimuleret emission og dermed nærmer sig tærsklen for at opnå en tynd- filminjektionslaser," udtalte Robert Gehlhaar, imec-projektleder. "At nå denne skelsættende milepæl i retning af højeffekt tyndfilmlaserdioder baner vejen for spændende nye anvendelser af tyndfilmsperovskitlasere."

Flere oplysninger: Karim Elkhouly et al., Electrically assisted amplified spontanemission in perovskite light-emitting diodes, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01341-7

Journaloplysninger: Naturfotonik

Leveret af IMEC