A belgiumi imec Kutató- és Innovációs Központ nemrégiben kutatási eredményeit ismertető cikkében közzétette, hogy sikeresen kifejlesztett egy új perovszkit fénykibocsátó dióda (PeLED, Perovskit LED) rétegezési architektúrát. Figyelemre méltó, hogy az architektúra alatti PeLED fényereje akár 1000-szerese a jelenlegi legfejlettebb szerves fénykibocsátó diódáénak (OLED). Az EU által finanszírozott ULTRA-LUX projekt fontos eredményeként – ahogy az imec csapata a "Optics.org folyóirat híreiben is kijelentette – ez az áttörés kulcsfontosságú mérföldkőnek tekinthető a perovszkit befecskendező lézerek felé, és a jövőben várhatóan nagyon vonzó alkalmazási forgatókönyveket fog létrehozni számos területen, például a kijelzők, a képvetítés, a környezetérzékelés és az orvosi diagnózis területén.
Jelenleg a fénykibocsátó diódák alkalmazási köre rendkívül széles, a hagyományos tévéktől és számítógép-képernyőktől kezdve a közlekedési lámpákon át a repülőgépek világításáig stb., ami nagyban elősegítette a modern világítási és érzékelési technológiák átalakulását. A jelenlegi népszerű megjelenítési technológiák egyikeként a szerves fénykibocsátó diódákat (OLED) széles körben használják digitális kijelzők gyártásában tévéképernyőkhöz, számítógép-monitorokhoz, okostelefonokhoz és kézi játékkonzolokhoz. Elvük az, hogy szerves vékonyréteg-polimereket használnak félvezető eszközként. Az objektív körülmények, például a lumineszcens anyagok miatt azonban az OLED csúcsfényerejének felső határa van. Képzeljük el, hogy amikor a napon vagyunk, gyakran nagyon nehéz látni a tartalmat egy okostelefon OLED képernyőjén.
Ezzel a háttérrel a perovszkit lumineszcens anyagok egyedi előnyöket mutatnak. A perovszkit egy köbös kristályszerkezetű perovszkit-oxid típus. Különleges fizikai tulajdonságai miatt alkalmazási potenciálja nem korlátozódik a napelemek területére (jelenleg ez a perovszkit fő alkalmazási iránya). Az elmúlt évtizedben kiváló optoelektronikai tulajdonságainak, alacsony feldolgozási költségének és hatékony töltésátviteli képességének köszönhetően a perovszkit fokozatosan megjelent a fénykibocsátó dióda alkalmazások területén, és népszerű anyagjelöltté vált, amely nagy figyelmet keltett.
Bár a perovszkit fénykibocsátó diódák (PeLED-ek) nagy figyelmet kaptak, továbbra is kihívásokkal néznek szembe. Ahogy a kapcsolódó hírek is rámutatnak, bár a perovszkitok képesek ellenállni a nagy áramsűrűségnek, még nem érték el a nagy intenzitású koherens fényt kibocsátó lézerműködést. Paul Herremans professzor, az imec vezető kutatója és a Nature Photonics folyóiratban megjelent kutatási cikk levelező szerzője elmondta: "Az ULTRA-LUX projektben az imec elsőként mutatott be alacsony optikai veszteségű perovszkit fénykibocsátó dióda (PeLED) architektúrát, és sikeresen elérte ezeket a PeLED-eket olyan áramsűrűséggel, amely támogatja a stimulált fényemissziót." Herremans professzor hozzátette még:"Ez az új architektúra egy szállítórétegből, egy átlátszó elektródából és a perovszkitból, mint félvezető aktív anyagból áll, és 3 kiloamper/négyzetcentiméter áramsűrűséggel képes működni, ami több tízezerszer nagyobb, mint a hagyományos OLED-eké."
Szóval, milyen áttöréseket ért el ez az új architektúra? " Ezzel az architektúrával elektromosan fokoztuk az erősített spontán emissziót a hagyományos optikai pumpálás mellett. Kísérletileg igazoltuk, hogy az elektromos injektálás hozzájárulása a teljes stimulált emisszióhoz akár 13% is lehet, ami nagyon közel visz minket a vékonyréteg-befecskendező lézerek elérésének küszöbéhez. Ez a mérföldkő új távlatokat nyit meg a nagy teljesítményű vékonyréteg-lézerdiódák fejlesztése előtt, és szilárd alapot teremt a vékonyréteg-perovszkit lézerek új alkalmazásaihoz – magyarázza Robert Gerhar, az IMEC projektmenedzsere és a tanulmány levelező szerzője.
