Микроэлектроника: Светодиодам на основе перовскитов сулят яркое будущее

Исследователи Токийского технологического института, возглавляемые профессором Хидео Хосоно, научились создавать высокоэффективные диоды (PeLED) с рекордной яркостью на основе 3D-перовскитов. Разработанный ими экземпляр прибора отличается низким рабочим напряжением при высокой яркости и энергоэффективности.

До сих пор светодиоды на основе перовскита PeLED заметно уступали органическим светодиодам. Проблему пробовали решить с использованием так называемых "низкоразмерных" - связанных на плоскости или линейно в кристаллической структуре переовскитов, излучающих свет на основе эффекта квантового удержания экситонов. Проводящие свойства таких материалов очень плохие, что приводило к тому, что низкоразмерные перовскит-светодиоды обладали низкой энергоэффективности. 

Команда Хидео Хосоно нашла решение.

Ученые обнаружили, что высокоэффективный PeLED можно спроектировать с использованием 3D-перовскитов, которые отличаются высочайшей мобильностью электронов и дырок, тем самым решая проблему низкой эффективности низкоразмерных перовскитов. 

Ученые задались вопросом, может ли быть получен эффект квантового удержания, возникаеющий в низкоразмерных материалах, использующих новый слой переноса электронов, смежный с перовскитом, в 3D-материалах? Именно этот эффект обеспечивает искомые эффективные свойства излучения света.

 
В электролюминесцентном устройстве EML находится между двумя транспортными слоями: электронным и дырочным. Эти два слоя играют ключевую роль в обеспечении хороших проводящих свойств материала. Команда обнаружила, что характеристики энергетических уровней этих слоев также играют решающую роль в эффективности эмиссии.

За счет подбора характеристик транспортных слоев - электронного и дырочного в PeLED команда смогла предотвратить появление описанного выше эффекта, для чего достаточно был чтобы экситоны оставались квантово связанными в эмиттирующем слое. 

"Структуру устройства можно рассматривать, как промасштабированный низкоразмерный материал, пока энергетические уровни транспортных слоев (электронного и дырочного) остаются достаточными для удержания экситонов", - поясняет Хосоно. 

Команда представила 3D PeLED с рекордными характеристиками по части высокой яркости и эффективности мощности при низком рабочем напряжении. 

На рисунке показано сравнение низкоразмерного и 3D- люминисцентных устройств на основе перовскитов. 

Подробнее в источнике: titech.ac.jp
Еще о перовскитах. 

----

За новостями микроэлектроники и полупроводников удобно следить в телеграм-канале RUSmicro