Light-emitting diodes (LED's) hebben een revolutie teweeggebracht in de moderne verlichtings- en detectietechnologie. Van toepassingen in onze huizen tot de industrie:LED's worden gebruikt voor alle verlichtingstoepassingen, van binnenverlichting over tv-schermen tot biogeneeskunde. Tegenwoordig worden veel gebruikte organische LED's (OLED's), bijvoorbeeld in smartphoneschermen, gebruik gemaakt van organische dunnefilmmaterialen als halfgeleider. Hun maximale helderheid blijft echter beperkt; Denk maar eens aan het proberen het scherm van uw smartphone te lezen op een zeer zonnige dag.

Ondertussen bewijzen perovskieten – een klasse materialen met een specifieke kristalstructuur – hun waarde buiten zonnecellen. Met uitstekende opto-elektrische eigenschappen, goedkope verwerkbaarheid en efficiënt ladingstransport zijn deze materialen de afgelopen 10 jaar naar voren gekomen als interessante kandidaten voor lichtemissietoepassingen, zoals LED's.

Hoewel perovskieten zeer hoge stroomdichtheden kunnen weerstaan, is laserwerking met de emissie van coherent licht met hoge intensiteit nog niet bereikt. “In het ULTRA-LUX-project toonde imec voor het eerst een PeLED-architectuur met lage optische verliezen en pompte deze PeLED’s naar stroomdichtheden die de gestimuleerde emissie van licht ondersteunen”, legt prof. Paul Heremans uit, een imec senior fellow en hoofdonderzoeker van het project.

Het project is gedetailleerd gepubliceerd in Nature Photonics , getiteld "Elektrisch ondersteunde versterkte spontane emissie in perovskiet lichtgevende diodes."

"Deze nieuwe architectuur van transportlagen, transparante elektroden en perovskiet als het actieve halfgeleidermateriaal kan werken bij elektrische stroomdichtheden die tienduizenden keren hoger zijn (3 kA cm ^-2 ) dan conventionele OLED's."

“Met deze architectuur verbeterde imec de versterkte spontane emissie, met een elektrische ondersteuning van het conventionele optische pompen. Door dit te doen, toonde imec aan dat elektrische injectie 13% bijdraagt ​​aan de totale hoeveelheid gestimuleerde emissie en dus de drempel benadert om een ​​dun- filminjectielaser”, zegt Robert Gehlhaar, projectmanager bij imec. "Het bereiken van deze mijlpaal op het gebied van krachtige dunnefilmlaserdiodes maakt de weg vrij voor opwindende nieuwe toepassingen van dunnefilmperovskietlasers."

Meer informatie: Karim Elkhouly et al., Elektrisch ondersteunde versterkte spontane emissie in perovskiet lichtgevende diodes, Natuurfotonica (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01341-7

Journaalinformatie: Natuurfotonica

Aangeboden door IMEC