Z jaką jasnością zaświeci nowa perowskitowa dioda elektroluminescencyjna?
Ośrodek Badań i Innowacji imec z siedzibą w Belgii skupia badaczy, którzy opracowali nowy rodzaj perowskitowych diod elektroluminescencyjnych (PeLED) emitujących światło tysiąckrotnie jaśniejsze niż ich najnowocześniejsze odpowiedniki wykonane w technologii OLED. Jak czytamy w informacji prasowej opublikowanej na łamach portalu Optics.org rozwiązanie opracowane przez zespół imec w ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu ULTRA-LUX to „kluczowy kamień milowy na drodze do realizacji perowskitowej iniekcyjnej diody laserowej, która będzie stanowiła przełom w dziedzinach takich jak wyświetlanie obrazu, inżynieria czujników środowiskowych, diagnostyka medyczna i wielu innych”. Diody elektroluminescencyjne stanowiły prawdziwą rewolucję w obszarze oświetlenia oraz w sektorze czujników, a ich popularyzacja sprawiła, że trafiły do wielu rozwiązań stosowanych w codziennym życiu, od telewizorów i komputerów po sygnalizację świetlną i oświetlenie samolotów. Organiczne diody elektroluminescencyjne, opisywane zwykle skrótem OLED, są powszechnie wykorzystywane do budowy ekranów telewizyjnych, monitorów komputerowych, smartfonów i przenośnych konsol do gier. W tej technologii organiczne cienkowarstwowe polimery stanowią półprzewodniki wykorzystywane do budowy diod. Wadą tego rozwiązania jest ograniczona jasność szczytowa. Wszyscy wiemy, jak trudno jest odczytać ekran smartfona na zewnątrz w czasie słonecznego dnia. Rozwiązanie tego problemu stanowi perowskit, czyli związek mineralny zbudowany tytanianu wapnia, charakteryzujący się krystaliczną sześcienną strukturą oraz niezwykłymi właściwościami fizycznymi. Pomimo tego, że obecnie najpopularniejszym zastosowaniem tego minerału są ogniwa fotowoltaiczne, może sprawdzić się w wielu sektorach. W ciągu ostatniej dekady badacze dostrzegli, że doskonałe właściwości optoelektryczne, możliwość taniego przetwarzania i wysoka sprawność transportu ładunku sprawiają, że perowskit jest obiecującym materiałem pozwalającym na wytwarzanie diod elektroluminescencyjnych.
Technologia PeLED w centrum uwagi
Jak dowiadujemy się z informacji prasowej, perowskity są w stanie poradzić sobie z prądem o wysokiej gęstości, jednak dotychczas nikomu nie udało się opracować diody laserowej emitującej koherentną wiązkę światła o wysokiej intensywności. „W ramach projektu ULTRA-LUX zespołowi imec udało się po raz pierwszy w historii opracować i zaprezentować technologię diod elektroluminescencyjnych PeLED, charakteryzujących się niskimi stratami optycznymi. Co więcej, badaczom udało się osiągnąć gęstość prądu pozwalającą na wymuszenie emisji światła”, wyjaśnia Paul Heremans, starszy pracownik naukowy ośrodka imec i jeden z autorów badania opublikowanego na łamach czasopisma naukowego „Nature Photonics”. „Ta nowatorska architektura warstw transportowych, przezroczystych elektrod i perowskitu występującego w roli półprzewodnikowego materiału aktywnego pozwala na osiągnięcie gęstości prądu elektrycznego dziesiątki tysięcy razy większej (3 kA cm-2) niż w przypadku konwencjonalnych rozwiązań OLED”, dodaje badacz. Zapytany o możliwości nowej architektury oraz zrealizowane rozwiązania, Robert Gehlhaar, kierownik projektu w ośrodku imec i jeden z autorów badania, odpowiada: „Nowa architektura pozwoliła naszemu zespołowi na usprawnienie wzmocnionej spontanicznej emisji przy wykorzystaniu elektrycznego wspomagania konwencjonalnego pompowania optycznego. W ten sposób udało się wykazać, że iniekcja elektryczna odpowiada nawet za 13 % ogółu wymuszonej emisji światła, co przybliża nas do opracowania cienkowarstwowej iniekcyjnej diody laserowej. Osiągnięcie tego kamienia milowego na drodze do opracowania cienkowarstwowych diod laserowych dużej mocy otwiera szereg możliwości wykorzystania cienkowarstwowych laserów perowskitowych w wielu sektorach i zastosowaniach”. Prace realizowane w ramach projektu ULTRA-LUX (Ultra-Bright Thin-Film Light Emitting Devices and Lasers) dobiegną końca we wrześniu 2024 roku. Więcej informacji: projekt ULTRA-LUX
Słowa kluczowe
ULTRA-LUX, perowskit, dioda elektroluminescencyjna, LED, organiczna dioda elektroluminescencyjna, OLED, perowskitowa dioda elektroluminescencyjna, laser
