Forskare vid universiteten i Linköping och Shenzhen har visat hur en oorganisk perovskit kan göras till en billig och effektiv fotodetektor som överför både text och musik. "Det är ett lovande material för framtida snabb optisk kommunikation", säger Feng Gao, forskare vid Linköpings universitet.

"Perovskiter av oorganiska material har en enorm potential att påverka utvecklingen av optisk kommunikation. Dessa material har snabba svarstider, är enkla att tillverka, och är extremt stabila." Så säger Feng Gao, universitetslektor vid LiU som, tillsammans med kollegor som inkluderar Chunxiong Bao, postdoc vid LiU, och forskare vid Shenzhen University, har publicerat resultaten i den prestigefyllda tidskriften Avancerade material .

All optisk kommunikation kräver snabba och pålitliga fotodetektorer – material som fångar en ljussignal och omvandlar den till en elektrisk signal. Nuvarande optiska kommunikationssystem använder fotodetektorer gjorda av material som kisel och indiumgalliumarsenid. Men dessa är dyra, dels för att de är komplicerade att tillverka. Dessutom, dessa material kan inte användas i vissa nya enheter, såsom mekaniskt flexibel, lätta eller stora enheter.

Forskare har letat efter en billig ersättare, eller åtminstone kompletterande, material i många år, och har tittat på, till exempel, organiska halvledare. Dock, laddtransporten av dessa har visat sig vara för långsam. En fotodetektor måste vara snabb.

De nya perovskitmaterialen har varit extremt intressanta i forskning sedan 2009, men fokus har legat på deras användning i solceller och effektiva lysdioder. Feng Gao, forskare i biomolekylär och organisk elektronik vid LiU, tilldelades ett Starting Grant på 1,5 miljoner euro från European Research Council (ERC) hösten 2016, avsedd för forskning kring användning av perovskiter i lysdioder.

Perovskiter bildar en helt ny familj av halvledande material som definieras av sina kristallstrukturer. De kan bestå av både organiska och oorganiska ämnen. De har goda ljusavgivande egenskaper och är lätta att tillverka. För applikationer som lysdioder och effektiva solceller, mest intresse har lagts på perovskiter som består av ett organiskt ämne (innehållande kol och väte), metall, och halogen (fluor, klor, brom eller jod) joner. Dock, när denna komposition användes i fotodetektorer, det visade sig vara för instabilt.

Resultaten förändrades, dock, när Chunxiong Bao använde rätt material, och lyckades optimera tillverkningsprocessen och filmens struktur.

Filmen i den nya perovskiten, som endast innehåller oorganiska grundämnen (cesium, leda, jod och brom), har testats i ett system för optisk kommunikation, som bekräftade dess förmåga att överföra både text och bilder, snabbt och tillförlitligt. Kvaliteten försämrades inte, även efter 2, 000 timmar vid rumstemperatur.

"Det är mycket glädjande att vi redan har uppnått resultat som är mycket nära tillämpning, " säger Feng Gao, vem leder forskningen, tillsammans med professor Wenjing Zhang vid Shenzhen University.