Forskare har hittat ett nytt sätt att styra ljus från exotiska kristallhalvledare, vilket kan leda till effektivare solceller och andra framsteg inom elektronik, enligt en Rutgers-ledd studie i tidskriften Material idag .

Deras upptäckt innefattar kristaller som kallas hybridperovskiter, som består av sammankopplade organiska och oorganiska material, och de har visat stort löfte för användning i solceller. Fyndet kan också leda till nya elektroniska displayer, sensorer och andra enheter som aktiveras av ljus och ger ökad effektivitet till en lägre kostnad för tillverkning av optoelektronik, som utnyttjar ljuset.

Rutgers-ledda teamet hittade ett nytt sätt att kontrollera ljus (kallat fotoluminescens) som avges när perovskiter exciteras av en laser. Intensiteten av ljus som avges av en hybrid perovskitkristall kan ökas med upp till 100 gånger helt enkelt genom att justera spänning som appliceras på en elektrod på kristallytan.

"Som vi förstår det, detta är första gången som fotoluminescensen av ett material har styrts reversibelt i så stor grad med spänning, sa seniorförfattaren Vitaly Podzorov, en professor vid Institutionen för fysik och astronomi vid School of Arts and Sciences vid Rutgers University-New Brunswick. "Tidigare, att ändra intensiteten för fotoluminescens, du var tvungen att ändra temperaturen eller applicera ett enormt tryck på en kristall, vilket var besvärligt och kostsamt. Vi kan göra det helt enkelt i en liten elektronisk enhet vid rumstemperatur. "

Halvledare som dessa perovskiter har egenskaper som ligger mellan de hos metallerna som leder elektricitet och icke-ledande isolatorer. Deras konduktivitet kan ställas in i ett mycket brett spektrum, vilket gör dem oumbärliga för all modern elektronik.

"Alla underbara moderna elektroniska prylar och teknik vi njuter av idag, vare sig det är en smartphone, ett minneskort, kraftfull telekommunikation och internet, högupplösta kameror eller superdatorer, har blivit möjliga till stor del på grund av årtionden av noggrann forskning inom halvledarfysik, "Sa Podzorov.

Att förstå fotoluminescens är viktigt för att utforma enheter som styr, generera eller upptäcka ljus, inklusive solceller, LED -lampor och ljussensorer. Forskarna upptäckte att defekter i kristaller minskar ljusutsläpp och applicering av spänning återställer fotoluminescensens intensitet.

Hybridperovskiter är effektivare och mycket enklare och billigare att göra än vanliga kommersiella kiselbaserade solceller, och studien kan bidra till att de används i stor utsträckning, Sa Podzorov. Ett viktigt nästa steg skulle vara att undersöka olika typer av perovskitmaterial, vilket kan leda till bättre och effektivare material där fotoluminescens kan styras i ett större intensitetsintervall eller med mindre spänning, han sa.