For nylig afslørede imecs forsknings- og innovationscenter i Belgien i sin forskningsrapport, at de med succes har udviklet en ny stablingsarkitektur til perovskit-lysdioder (PeLED, Perovskite LED). Bemærkelsesværdigt nok er lysstyrken af PeLED under denne arkitektur så meget som 1.000 gange lysstyrken for den nuværende mest avancerede organiske lysdiode (OLED). Som en vigtig præstation for det EU-finansierede ULTRA-LUX-projekt, som imec-teamet udtalte i "Optics.org" tidsskriftnyheder, kan dette gennembrud kaldes en central milepæl i retning af perovskit-injektionslasere", og det forventes i fremtiden at give anledning til meget attraktive anvendelsesscenarier inden for mange områder såsom display, billedprojektion, miljøregistrering og medicinsk diagnose.
I øjeblikket er anvendelsesområdet for lysdioder ekstremt bredt, fra almindelige tv'er og computerskærme til trafiklys, flybelysning osv., hvilket i høj grad har fremmet transformationen af moderne belysnings- og sensorteknologi. Som en af de nuværende populære displayteknologier anvendes organiske lysdioder (OLED'er) i vid udstrækning i fremstillingen af digitale skærme til tv-skærme, computerskærme, smartphones og håndholdte spillekonsoller. Princippet er at bruge organiske tyndfilmpolymerer som halvlederkomponenter. På grund af objektive forhold som f.eks. selvlysende materialer er der dog en øvre grænse for OLED's maksimale lysstyrke. Forestil dig, at når vi er i solen, er det ofte meget vanskeligt at se indholdet på OLED-skærmen på en smartphone.
På denne baggrund viser perovskit-luminescerende materialer unikke fordele. Perovskit er en type perovskitoxid med en kubisk krystalstruktur. Dens særlige fysiske egenskaber gør dens anvendelsespotentiale ikke begrænset til solceller (i øjeblikket den primære anvendelsesretning for perovskit). I det seneste årti er perovskit, med sine fremragende optoelektroniske egenskaber, lave behandlingsomkostninger og effektive ladningsoverførselsevner, gradvist dukket op inden for lysdiodeapplikationer og er blevet et populært kandidatmateriale, der har tiltrukket sig stor opmærksomhed.
Selvom perovskit-lysdioder (PeLED'er) har tiltrukket sig stor opmærksomhed, står de stadig over for udfordringer. Som relaterede nyheder påpeger, har perovskitter, selvom de kan modstå høje strømtætheder, endnu ikke opnået en laserfunktion, der udsender kohærent lys med høj intensitet. Professor Paul Herremans, seniorforsker hos imec og korresponderende forfatter til den forskningsartikel, der er offentliggjort i Nature Photonics, sagde: "I ULTRA-LUX-projektet introducerede imec for første gang en perovskit-lysdiode (PeLED)-arkitektur med lave optiske tab og drev med succes disse PeLED'er til en strømtæthed, der understøtter stimuleret lysemission." Professor Herremans tilføjede også: "Denne nye arkitektur består af et transportlag, en transparent elektrode og perovskit som et halvlederaktivt materiale og kan fungere med en strømtæthed på 3 kiloampere pr. kvadratcentimeter, hvilket er titusindvis af gange højere end traditionelle OLED'er."
Så hvilke gennembrud har denne nye arkitektur opnået? " Med denne arkitektur har vi elektrisk forbedret den forstærkede spontane emission ud over konventionel optisk pumpning. Vi har eksperimentelt verificeret, at bidraget fra elektrisk injektion til den samlede stimulerede emission er så højt som 13%, hvilket bringer os meget tæt på tærsklen for at opnå tyndfilmsinjektionslasere. Denne milepæl åbner nye perspektiver for udvikling af højtydende tyndfilmlaserdioder og lægger et solidt fundament for nye anvendelser af tyndfilmsperovskitlasere, forklarer Robert Gerhar, projektleder hos imec og korresponderende forfatter til undersøgelsen.
