Lysdioder (LED) har revolutionerat modern ljus- och avkänningsteknik. Från applikationer i våra hem till industri, LED används för alla belysningstillämpningar, från inomhusbelysning över TV-skärmar till biomedicin. Ofta använda organiska lysdioder (OLED) idag, till exempel i smartphoneskärmar, använder organiska tunnfilmsmaterial som halvledare. Deras maximala ljusstyrka förblir dock begränsad; tänk bara på att försöka läsa din smartphones skärm en mycket solig dag.
Samtidigt bevisar perovskiter - en klass av material med en specifik kristallstruktur - sitt värde bortom solceller. Med utmärkta optoelektriska egenskaper, låg kostnadsbearbetningsförmåga och effektiv laddningstransport har dessa material dykt upp under de senaste 10 åren som intressanta kandidater för ljusemissionsapplikationer, såsom lysdioder.
Men även om perovskiter kan motstå mycket höga strömtätheter, har laserdrift med emission av högintensivt koherent ljus ännu inte uppnåtts. "I ULTRA-LUX-projektet visade imec för första gången en PeLED-arkitektur med låga optiska förluster och pumpade dessa PeLEDs till strömtätheter som stödjer den stimulerade ljusemissionen", förklarade prof. Paul Heremans, som är en imec senior fellow och huvudutredare för projektet.
Projektet är detaljerat publicerat i Nature Photonics , med titeln "Elektriskt assisterad förstärkt spontan emission i perovskite lysdioder."
"Denna nya arkitektur av transportlager, transparenta elektroder och perovskit som det aktiva halvledarmaterialet, kan arbeta vid elektriska strömtätheter tiotusentals gånger högre (3 kA cm -2 ) än vad konventionella OLED kan."
"Med denna arkitektur förbättrade imec förstärkt spontan emission, med en elektrisk assistans av konventionell optisk pumpning. Genom att göra det visade imec att elektrisk injektion bidrar med 13 % till den totala mängden stimulerad emission och närmar sig därmed tröskeln för att uppnå en tunn- filminjektionslaser", säger Robert Gehlhaar, imec-projektledare. "Att nå denna milstolpe mot högeffekts tunnfilmslaserdioder banar väg för spännande nya tillämpningar av tunnfilmsperovskitlasrar."
Mer information: Karim Elkhouly et al, Electrically assisted amplified spontanemission in perovskite light emitting diodes, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01341-7
Journalinformation: Naturfotonik
Tillhandahålls av IMEC
