(Phys.org) — Färgglada lysdioder gjorda av ett material som kallas perovskite kan leda till LED-skärmar som är både billigare och lättare att tillverka i framtiden.

En hybridform av perovskit - samma typ av material som nyligen har visat sig göra högeffektiva solceller som en dag skulle kunna ersätta kisel - har använts för att göra billiga, lätttillverkade lysdioder, potentiellt öppna upp ett brett utbud av kommersiella tillämpningar i framtiden, som flexibla färgskärmar.

Denna speciella klass av halvledande perovskiter har genererat spänning i solcellsfältet under de senaste åren, efter att professor Henry Snaiths grupp vid Oxford University fann dem vara anmärkningsvärt effektiva på att omvandla ljus till elektricitet. På bara två korta år, perovskitbaserade solceller har nått en verkningsgrad på nästan 20 %, en nivå som det tog 20 år för konventionella kiselbaserade solceller att nå.

Nu, forskare från University of Cambridge, University of Oxford och Ludwig-Maximilians-Universität i München har demonstrerat en ny applikation för perovskitmaterial, använder dem för att göra lysdioder med hög ljusstyrka. Resultaten publiceras i tidskriften Naturens nanoteknik .

Perovskite är en allmän term som används för att beskriva en grupp av material som har en distinkt kristallstruktur av kubiska och diamantformer. De har länge varit intressanta för sina supraledande och ferroelektriska egenskaper. Men under de senaste åren, deras effektivitet när det gäller att omvandla ljus till elektrisk energi har öppnat ett brett spektrum av potentiella tillämpningar.

Perovskiterna som användes för att tillverka lysdioderna är kända som organometallhalogenidperovskiter, och innehåller en blandning av bly, kolbaserade joner och halogenjoner som kallas halogenider. Dessa material löser sig väl i vanliga lösningsmedel, och montera för att bilda perovskitkristaller när de torkat, gör dem billiga och enkla att göra.

"Dessa organometallhalogenidperovskiter är anmärkningsvärda halvledare, " sa Zhi-Kuang Tan, en doktorand vid University of Cambridges Cavendish Laboratory och tidningens huvudförfattare. "Vi har designat diodstrukturen för att begränsa elektriska laddningar i ett mycket tunt lager av perovskiten, som ställer upp villkor för elektronhålsfångningsprocessen för att producera ljusemission."

Perovskite-lysdioderna är tillverkade med en enkel och skalbar process där en perovskitlösning förbereds och spinnbeläggs på substratet. Denna process kräver inte uppvärmningssteg med hög temperatur eller högt vakuum, och är därför billig att tillverka i stor skala. I kontrast, Konventionella metoder för tillverkning av lysdioder gör kostnaden oöverkomlig för många applikationer med stora ytor.

"Den stora överraskningen för halvledargemenskapen är att finna att sådana enkla processmetoder fortfarande ger mycket rena halvledaregenskaper, utan att behöva de komplexa reningsprocedurer som krävs för traditionella halvledare som kisel, " sa professor Sir Richard Friend från Cavendish Laboratory, som har lett detta program i Cambridge.

"Det är anmärkningsvärt att detta material lätt kan ställas in för att avge ljus i en mängd olika färger, vilket gör den extremt användbar för färgskärmar, applikationer för belysning och optisk kommunikation, ", sa Tan. "Denna teknik kan ge mycket värde till den ständigt växande plattskärmsindustrin."

Teamet försöker nu öka effektiviteten hos lysdioderna och att använda dem för diodlasrar, som används inom en rad vetenskapliga, medicinska och industriella tillämpningar, såsom materialbearbetning och medicinsk utrustning. Den första kommersiellt tillgängliga lysdioden baserad på perovskite kan vara tillgänglig inom fem år.