LED con efficienza quantica esterna del 21,6 percento record. Credito:Thor Balkhed
Efficienti diodi emettitori di luce nel vicino infrarosso (NIR) di perovskite sono stati prodotti in un laboratorio dell'Università di Linköping. L'efficienza quantica esterna è del 21,6%, che è un record. I risultati sono stati pubblicati in Fotonica della natura .
Il lavoro è guidato dallo scienziato LiU Feng Gao, in stretta collaborazione con i colleghi in Cina, Italia, Singapore e Svizzera.
Le perovskiti sono un gruppo di materiali definiti dalla loro struttura cristallina, e sono stati al centro di un intenso interesse di ricerca negli ultimi 10 anni, inizialmente per celle solari e recentemente anche per diodi emettitori di luce. Hanno buone proprietà di emissione di luce e sono facili da fabbricare. L'efficienza quantica esterna (il rapporto dei portatori di carica emessi come luce rispetto a tutti quelli immessi nei materiali) dei diodi emettitori di luce a base di perovskiti è stata finora limitata dai difetti che si verificano nel materiale durante la fabbricazione. I difetti fungono da trappole per i portatori di carica e quindi causano perdite di energia.
Un modo per affrontare i difetti consiste nell'aggiungere materiali noti come "molecole di passivazione, " che si legano agli atomi che causano i difetti. I ricercatori avevano precedentemente scoperto una molecola con gruppi amminici alle estremità che dava un certo miglioramento delle proprietà. Tuttavia, quando hanno selezionato una molecola che conteneva anche atomi di ossigeno, l'effetto è aumentato notevolmente.
Weidong Xu nel laboratorio dell'Università di Linköping. Credito:Thor Balkhed
"Ora capiamo che sono i legami idrogeno tra le molecole di passivazione e i materiali di perovskite a causare problemi. Questo ci ha permesso di cercare una molecola che fosse perfetta per la passivazione, "dice Feng Gao, docente senior presso la Divisione di elettronica biomolecolare e organica presso l'Università di Linköping.
La molecola che hanno trovato ha due gruppi amminici alle estremità, con atomi di ossigeno a distanze adeguate tra loro. Gli atomi di ossigeno riducono la capacità di legame idrogeno dei gruppi amminici, e quindi aumentare la probabilità che interagiscano con i difetti. Il numero di trappole per portatori di carica nella perovskite è significativamente ridotto, consentendo ai portatori di carica di ricombinarsi ed emettere luce in modo efficiente.
"Questo particolare materiale perovskite fornisce diodi emettitori di luce altamente efficienti nella regione del vicino infrarosso. I diodi emettitori di luce nel vicino infrarosso sono particolarmente utili per applicazioni mediche e di telecomunicazione. Riteniamo che le nostre nuove scoperte possano essere applicate anche alla perovskite emettitrice di luce. diodi con altri colori, "dice Feng Gao.
L'efficienza quantistica esterna è un record del 21,6%.
"Abbiamo ancora sviluppato i migliori diodi emettitori di luce in materiale perovskite. Possono anche competere con i diodi emettitori di luce basati su, Per esempio, materiali organici, "dice Wiedong Xu, postdoc nella Divisione di Elettronica Biomolecolare e Organica, LiU.
