Wetenschappers hebben een nieuwe manier gevonden om het licht van exotische kristalhalfgeleiders te controleren. die zouden kunnen leiden tot efficiëntere zonnecellen en andere ontwikkelingen in de elektronica, volgens een door Rutgers geleide studie in het tijdschrift Materialen vandaag .

Hun ontdekking omvat kristallen die hybride perovskieten worden genoemd, die bestaan ​​uit in elkaar grijpende organische en anorganische materialen, en ze zijn veelbelovend gebleken voor gebruik in zonnecellen. De bevinding zou ook kunnen leiden tot nieuwe elektronische displays, sensoren en andere apparaten die door licht worden geactiveerd en zorgen voor een grotere efficiëntie tegen lagere kosten voor de productie van opto-elektronica, die licht gebruiken.

Het door Rutgers geleide team vond een nieuwe manier om licht (bekend als fotoluminescentie) te beheersen dat wordt uitgezonden wanneer perovskieten worden geëxciteerd door een laser. De intensiteit van het licht dat wordt uitgestraald door een hybride perovskietkristal kan tot 100 keer worden verhoogd door simpelweg de spanning aan te passen die op een elektrode op het kristaloppervlak wordt toegepast.

"Voor zover wij weten, dit is de eerste keer dat de fotoluminescentie van een materiaal omkeerbaar in zo'n brede mate wordt gecontroleerd met spanning, " zei senior auteur Vitaly Podzorov, een professor in de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de School of Arts and Sciences aan de Rutgers University-New Brunswick. "Eerder, om de intensiteit van fotoluminescentie te veranderen, je moest de temperatuur veranderen of enorme druk uitoefenen op een kristal, wat omslachtig en kostbaar was. We kunnen het eenvoudig doen in een klein elektronisch apparaat op kamertemperatuur."

Halfgeleiders zoals deze perovskieten hebben eigenschappen die liggen tussen die van de metalen die elektriciteit geleiden en niet-geleidende isolatoren. Hun geleidbaarheid kan in een zeer breed bereik worden afgestemd, waardoor ze onmisbaar zijn voor alle moderne elektronica.

"Alle prachtige moderne elektronische gadgets en technologieën waar we vandaag van genieten, of het nu een smartphone is, een geheugenstick, krachtige telecommunicatie en internet, hoge resolutie camera's of supercomputers, zijn grotendeels mogelijk geworden dankzij de decennia van nauwgezet onderzoek in de halfgeleiderfysica, ' zei Podzorov.

Het begrijpen van fotoluminescentie is belangrijk voor het ontwerpen van apparaten die licht genereren of detecteren, inclusief zonnecellen, LED-verlichting en lichtsensoren. De wetenschappers ontdekten dat defecten in kristallen de emissie van licht verminderen en dat het toepassen van spanning de intensiteit van fotoluminescentie herstelt.

Hybride perovskieten zijn efficiënter en veel gemakkelijker en goedkoper te maken dan standaard commerciële zonnecellen op basis van silicium. en de studie zou kunnen helpen leiden tot het wijdverbreide gebruik ervan, zei Podzorov. Een belangrijke volgende stap zou zijn om verschillende soorten perovskietmaterialen te onderzoeken, die kunnen leiden tot betere en efficiëntere materialen waarin fotoluminescentie kan worden gecontroleerd in een groter bereik van intensiteiten of met een kleinere spanning, hij zei.