Πρόσφατα, το Κέντρο Έρευνας και Καινοτομίας imec στο Βέλγιο αποκάλυψε στην εργασία με τα αποτελέσματα της έρευνάς του ότι ανέπτυξε με επιτυχία μια νέα αρχιτεκτονική στοίβαξης διόδου εκπομπής φωτός περοβσκίτη (PeLED, Περοβσκίτης LED). Αξιοσημείωτο είναι ότι η φωτεινότητα του PeLED με αυτήν την αρχιτεκτονική είναι έως και 1.000 φορές μεγαλύτερη από την τρέχουσα πιο προηγμένη οργανική διόδο εκπομπής φωτός (OLED). Ως σημαντικό επίτευγμα του χρηματοδοτούμενου από την ΕΕ έργου ΥΠΕΡ-ΛΟΥΞ, όπως δήλωσε η ομάδα της imec στα νέα του περιοδικού Οπτικά.οργδδδδχχχ, αυτή η σημαντική ανακάλυψη μπορεί να χαρακτηριστεί ως βασικό ορόσημο προς τα λέιζερ έγχυσης περοβσκίτη και στο μέλλον αναμένεται να δημιουργήσει πολύ ελκυστικά σενάρια εφαρμογών σε πολλούς τομείς όπως η απεικόνιση, η προβολή εικόνας, η περιβαλλοντική ανίχνευση και η ιατρική διάγνωση.
Προς το παρόν, το εύρος εφαρμογής των διόδων εκπομπής φωτός είναι εξαιρετικά ευρύ, από κοινές τηλεοράσεις και οθόνες υπολογιστών έως φανάρια, φωτισμό αεροπορίας κ.λπ., γεγονός που έχει προωθήσει σημαντικά τον μετασχηματισμό της σύγχρονης τεχνολογίας φωτισμού και ανίχνευσης. Ως μία από τις δημοφιλείς τεχνολογίες απεικόνισης, οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός (OLED) χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή ψηφιακών οθονών για οθόνες τηλεόρασης, οθόνες υπολογιστών, έξυπνα τηλέφωνα και φορητές κονσόλες παιχνιδιών. Η αρχή τους είναι η χρήση οργανικών πολυμερών λεπτών υμενίων ως ημιαγωγών. Ωστόσο, λόγω αντικειμενικών συνθηκών, όπως τα φωταυγή υλικά, υπάρχει ένα ανώτατο όριο στη μέγιστη φωτεινότητα των OLED. Φανταστείτε ότι όταν βρισκόμαστε στον ήλιο, είναι συχνά πολύ δύσκολο να δούμε το περιεχόμενο στην οθόνη OLED ενός smartphone.
Σε αυτό το πλαίσιο, τα φωταυγή υλικά περοβσκίτη παρουσιάζουν μοναδικά πλεονεκτήματα. Ο περοβσκίτης είναι ένας τύπος οξειδίου του περοβσκίτη με κυβική κρυσταλλική δομή. Οι ειδικές φυσικές του ιδιότητες καθιστούν τις δυνατότητες εφαρμογής του μη περιορισμένες στον τομέα των ηλιακών κυψελών (η οποία αποτελεί επί του παρόντος την κύρια κατεύθυνση εφαρμογής του περοβσκίτη). Την τελευταία δεκαετία, με τις εξαιρετικές οπτοηλεκτρονικές του ιδιότητες, τα χαρακτηριστικά επεξεργασίας χαμηλού κόστους και τις αποτελεσματικές δυνατότητες μεταφοράς φορτίου, ο περοβσκίτης έχει σταδιακά αναδυθεί στον τομέα των εφαρμογών διόδων εκπομπής φωτός και έχει γίνει ένα δημοφιλές υποψήφιο υλικό που έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή.
Παρόλο που οι περοβσκιτικές δίοδοι εκπομπής φωτός (PeLED) έχουν προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον, εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν προκλήσεις. Όπως επισημαίνουν σχετικά νέα, παρόλο που οι περοβσκίτες μπορούν να αντέξουν υψηλές πυκνότητες ρεύματος, δεν έχουν ακόμη επιτύχει λειτουργία λέιζερ που να εκπέμπει συνεκτικό φως υψηλής έντασης. Ο καθηγητής Παύλος Χέρεμανς, ανώτερος ερευνητής στην imec και αντίστοιχος συγγραφέας της ερευνητικής εργασίας που δημοσιεύτηκε στο Φύση Φωτονική, δήλωσε: "Στο έργο ΥΠΕΡ-ΛΟΥΞ, η imec εισήγαγε για πρώτη φορά μια αρχιτεκτονική περοβσκιτικής διόδου εκπομπής φωτός (PeLED) με χαμηλές οπτικές απώλειες και οδήγησε με επιτυχία αυτές τις PeLED σε πυκνότητα ρεύματος που υποστηρίζει διεγερμένη εκπομπή φωτός.ηηηη Ο καθηγητής Χέρεμανς πρόσθεσε επίσης: "Αυτή η νέα αρχιτεκτονική αποτελείται από ένα στρώμα μεταφοράς, ένα διαφανές ηλεκτρόδιο και περοβσκίτη ως ενεργό υλικό ημιαγωγού και μπορεί να λειτουργήσει σε πυκνότητα ρεύματος 3 κιλοαμπέρ ανά τετραγωνικό εκατοστό, η οποία είναι δεκάδες χιλιάδες φορές υψηλότερη από τις παραδοσιακές OLED.ηηηηη
Ποιες σημαντικές ανακαλύψεις έχει επιτύχει, λοιπόν, αυτή η νέα αρχιτεκτονική; Με αυτήν την αρχιτεκτονική, έχουμε ενισχύσει ηλεκτρικά την ενισχυμένη αυθόρμητη εκπομπή, επιπλέον της συμβατικής οπτικής άντλησης. Έχουμε επαληθεύσει πειραματικά ότι η συμβολή της ηλεκτρικής έγχυσης στη συνολική διεγερμένη εκπομπή φτάνει το 13%, γεγονός που μας φέρνει πολύ κοντά στο όριο για την επίτευξη λέιζερ έγχυσης λεπτής μεμβράνης. Αυτό το ορόσημο ανοίγει νέες προοπτικές για την ανάπτυξη διόδων λέιζερ λεπτής μεμβράνης υψηλής ισχύος και θέτει μια σταθερή βάση για νέες εφαρμογές λέιζερ περοβσκίτη λεπτής μεμβράνης, εξηγεί ο Ροβέρτος Γκέρχαρ, διευθυντής έργου στην imec και αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης.
