Ricercatori dell'Università di Linköping, lavorare con i colleghi in Gran Bretagna, Cina e Repubblica Ceca, hanno sviluppato un diodo a emissione di luce (LED) in perovskite con elevata efficienza e lunga stabilità operativa. Il risultato è stato pubblicato su Comunicazioni sulla natura .

"I diodi emettitori di luce basati su perovskiti non sono ancora sufficientemente stabili per l'uso pratico, ma li abbiamo avvicinati di un passo, "dice il professor Feng Gao, e capo della ricerca presso la Divisione di Elettronica Biomolecolare e Organica, Università di Linköping.

Le perovskiti sono una grande famiglia di materiali semiconduttori che hanno suscitato l'interesse di scienziati di tutto il mondo. La loro speciale struttura cristallina significa che hanno eccellenti proprietà ottiche ed elettroniche, mentre sono entrambi facili ed economici da produrre. La maggior parte dei progressi è stata fatta nella ricerca sull'uso della perovskite nelle celle solari, ma sono anche adatti per la produzione di LED.

L'efficienza dei LED, che misura la frazione di portatori di carica immessi nel materiale che vengono successivamente emessi come luce, è notevolmente aumentato negli ultimi anni, e raggiungerà presto quello della tecnologia concorrente. Loro sono, però, non particolarmente stabile, il che significa che finora non possono essere utilizzati nella pratica.

"Rimane molto da fare. Fino ad ora, la maggior parte dei LED in perovskite ha una bassa efficienza o una scarsa stabilità del dispositivo, " dice Xiao-Ke LiU, assegnista di ricerca presso la Divisione di Elettronica Biomolecolare e Organica. Lui e Feng Gao sono i principali autori dell'articolo.

Molti gruppi di ricerca hanno lavorato su questo dilemma, senza particolare successo. Ora, ricercatori della LiU, lavorare con i colleghi in Gran Bretagna, Cina e Repubblica Ceca, hanno trovato un modo per andare avanti. Hanno usato una perovskite che consiste di piombo, iodio e una sostanza organica, formamidinio. Hanno quindi incorporato la perovskite in una matrice di molecole organiche per formare un film sottile composito.

"Questa molecola con due gruppi amminici alle estremità aiuta le altre sostanze a formare una struttura cristallina di alta qualità che è caratteristica delle perovskiti, e rende stabile il cristallo, " dice Heyong Wang, dottorando nella Divisione di Elettronica Biomolecolare e Organica.

Il nuovo film sottile composito ha permesso al gruppo di ricerca di sviluppare LED con un'efficienza del 17,3% con una lunga emivita, circa 100 ore.

Perovskiti che contengono piombo e un alogeno, in questo caso iodio, hanno le migliori proprietà di emissione di luce.

"Ci piacerebbe molto sbarazzarci del vantaggio. Finora non abbiamo trovato un buon modo per farlo, ma ci stiamo lavorando sodo, dice Feng Gao.

I prossimi passi sono testare nuove combinazioni di diverse perovskiti e molecole organiche e capire in dettaglio come avvengono i processi di nucleazione e cristallizzazione. Diverse perovskiti emettono luce a diverse lunghezze d'onda, che è un requisito per l'obiettivo a lungo termine di ottenere LED a luce bianca.