(Phys.org) — I LED colorati realizzati con un materiale noto come perovskite potrebbero portare a display a LED che sono sia più economici che più facili da produrre in futuro.

Una forma ibrida di perovskite - lo stesso tipo di materiale che è stato recentemente scoperto per produrre celle solari altamente efficienti che potrebbero un giorno sostituire il silicio - è stata utilizzata per realizzare a basso costo, LED facilmente fabbricabili, potenzialmente aprendo una vasta gamma di applicazioni commerciali in futuro, come display a colori flessibili.

Questa particolare classe di perovskiti semiconduttrici ha generato entusiasmo nel campo delle celle solari negli ultimi anni, dopo che il gruppo del professor Henry Snaith all'Università di Oxford li ha trovati notevolmente efficienti nel convertire la luce in elettricità. In soli due brevi anni, le celle solari a base di perovskite hanno raggiunto efficienze di quasi il 20%, un livello che ha richiesto 20 anni per raggiungere le celle solari convenzionali a base di silicio.

Ora, ricercatori dell'Università di Cambridge, L'Università di Oxford e la Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco hanno dimostrato una nuova applicazione per i materiali in perovskite, utilizzandoli per realizzare LED ad alta luminosità. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nanotecnologia della natura .

Perovskite è un termine generico usato per descrivere un gruppo di materiali che hanno una struttura cristallina distintiva di forma cuboide e romboidale. Sono stati a lungo interessanti per le loro proprietà superconduttive e ferroelettriche. Ma negli ultimi anni, la loro efficienza nel convertire la luce in energia elettrica ha aperto una vasta gamma di potenziali applicazioni.

Le perovskiti utilizzate per realizzare i LED sono note come perovskiti organometalliche ad alogenuri, e contengono una miscela di piombo, ioni a base di carbonio e ioni alogeni noti come alogenuri. Questi materiali si sciolgono bene nei comuni solventi, e si assemblano per formare cristalli di perovskite una volta essiccati, rendendoli economici e semplici da realizzare.

"Queste perovskiti organometalliche ad alogenuri sono notevoli semiconduttori, " disse Zhi-Kuang Tan, uno studente di dottorato presso il Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge e l'autore principale del documento. "Abbiamo progettato la struttura del diodo per confinare le cariche elettriche in uno strato molto sottile di perovskite, che crea le condizioni affinché il processo di cattura della lacuna elettronica produca emissione di luce."

I LED in perovskite sono realizzati utilizzando un processo semplice e scalabile in cui una soluzione di perovskite viene preparata e applicata per rotazione sul substrato. Questo processo non richiede passaggi di riscaldamento ad alta temperatura o un alto vuoto, ed è quindi economico da produrre su larga scala. In contrasto, i metodi convenzionali per la produzione di LED rendono il costo proibitivo per molte applicazioni di visualizzazione di grandi aree.

"La grande sorpresa per la comunità dei semiconduttori è scoprire che metodi di processo così semplici producono ancora proprietà dei semiconduttori molto pulite, senza la necessità delle complesse procedure di purificazione richieste per i semiconduttori tradizionali come il silicio, ", ha affermato il professor Sir Richard Friend del Cavendish Laboratory, che ha condotto questo programma a Cambridge.

"È notevole che questo materiale possa essere facilmente regolato per emettere luce in una varietà di colori, che lo rende estremamente utile per i display a colori, applicazioni di illuminazione e comunicazione ottica, " ha detto Tan. "Questa tecnologia potrebbe fornire molto valore al settore dei display a schermo piatto in continua crescita".

Il team sta ora cercando di aumentare l'efficienza dei LED e di utilizzarli per i laser a diodi, che sono utilizzati in una serie di studi scientifici, applicazioni mediche e industriali, come la lavorazione dei materiali e le attrezzature mediche. Il primo LED disponibile in commercio a base di perovskite potrebbe essere disponibile entro cinque anni.