Ученые повысили яркость светодиодов из перовскитов
Вдвое повысить яркость перовскитовых светодиодов сумели ученые УрФУ в составе международного научного коллектива. По словам исследователей, их разработка сделает производство таких светодиодов значительно проще и дешевле, чем распространенных сегодня органических источников света, используемых во многих современных экранах. Результаты опубликованы в Advanced Science.
Светодиоды – полупроводниковые устройства, которые излучают свет при протекании тока через них. Свет генерируется в результате электролюминесценции – процесса, с помощью которого можно получать излучение в узком диапазоне длин волн, то есть одного цвета. В экранах различных устройств используются диоды, испускающие красный, синий и зеленый свет, смешением которых можно получить все цвета, воспринимаемые человеческим глазом.
На сегодняшний день большинство светодиодов в устройствах матричного отображения информации, например экранах телефонов, ноутбуков и телевизоров, производятся на основе органических веществ. Технология их изготовления трудоемка и затратна. При этом, например, долговечность синих намного меньше, чем зеленых и красных, рассказали ученые. Поэтому многие исследовательские группы по всему миру разрабатывают светодиоды на основе альтернативных, более дешевых и стабильных материалов.
Коллектив ученых Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ) и Национального университета Тайваня создал зеленый светодиод на основе перовскитов – перспективных материалов для солнечной энергетики и фотоники.«»Одним из главных преимуществ перовскитных светодиодов является простота их синтеза: они получаются из раствора, который кристаллизуется на подложке в практически готовом виде. Поэтому они дешевле и технологически проще в изготовлении», – пояснил заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ, соавтор публикации Иван Жидков.
Заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков
По словам разработчиков, светодиоды на основе перовскитов обладают высокой стабильностью и большим сроком службы. Однако им недостает яркости, которая зависит от эффективности переноса электронов от их источника к полупроводниковому минералу. Исследователи решили эту проблему.
«Строение светодиода можно представить как путь из одного пункта в другой. Для взаимодействия этих пунктов между собой нужна хорошая «трасса». Мы разработали хорошее «дорожное покрытие», которое сглаживает дефекты на границах слоев и обеспечивает стабильный ток электронов. Они попадают в перовскит и, соединяясь с носителями положительного заряда, вызывают свечение зеленым», – рассказал Жидков.
Для улучшения характеристик источника излучения ученые использовали квази-2D слой перовскита – тончайшую пленку материала с большой площадью поверхности. На него был помещен слой полимерного материала толщиной в 1 атом, обеспечивающий транспортировку носителей заряда от электрон-проводящего слоя к перовскиту.
По словам исследователей, они разработали технологию нанесения монослоя на перовскитную пленку, которая незначительно усложняет технологию производства светодиода в целом.
В дальнейшем коллектив планирует достичь еще большей яркости зеленых диодов и применить новую технологию для создания эффективных красных и синих светодиодов.
Лаборатория фотовольтаических материалов УрФУ создана при финансовой поддержке государственной программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».