Los avances en materiales fosforescentes orgánicos están abriendo nuevas oportunidades para los diodos emisores de luz orgánicos para aplicaciones combinadas de electrónica y luz. incluidas las células solares, fotodiodos, fibras ópticas y láseres.

Mientras que los materiales luminiscentes de baja dimensión, como la perovskita mineral de óxido de titanio y calcio, tienen propiedades ópticas prometedoras, su rendimiento sigue siendo insuficiente en comparación con los LED orgánicos convencionales. Un estudio reciente, publicado en el de esta semana Reseñas de física aplicada , explora un nuevo enfoque que utiliza un efecto de confinamiento de excitones para optimizar los LED de perovskita de alta eficiencia.

Para lograr un dispositivo electroluminiscente eficiente, debe tener una capa de emisión de alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia, capas eficientes de inyección y transporte de huecos de electrones, y alta eficiencia de acoplamiento de luz. Con cada nuevo avance en el material de la capa de emisión, Se requieren nuevos materiales funcionales para realizar un LED más eficiente. Para lograr este objetivo, los autores del estudio exploraron el rendimiento de un sistema amorfo de óxido de zinc-sílice en capas con cristales de perovskita para mejorar el rendimiento del diodo.

"Creemos que muchas personas [están] demasiado centradas en una capa de emisión, "dijo Hideo Hosono, autor correspondiente del estudio. "Para un dispositivo, todas las capas son igualmente importantes ya que cada capa tiene un papel diferente [pero] crucial ".

El óxido de silicio zinc amorfo tiene una afinidad electrónica sintonizable superficial, capaz de confinar excitones, pero también alta movilidad de electrones para transportar electrones. Capa de cristal de perovskita y óxido de silicio de zinc amorfo, el equipo desarrolló una forma de confinar los excitones e inyectar los electrones en las capas de perovskita tridimensionales de manera eficiente. La alineación del nivel de energía entre las capas resultó ser un material ideal para este propósito.

Para validar sus hallazgos, el equipo probó su creación produciendo azul, LED de perovskita rojos y verdes, llamados PeLEDs. El diodo verde operó al voltaje más bajo (2.9 voltios a 10, 000 candelas por metro cuadrado) y fue el más eficiente (33 lúmenes / vatio) y el más brillante (500, 000 candelas por metro cuadrado). Si bien el equipo produjo la luminancia máxima para diodos rojos hasta la fecha, la iluminación permaneció demasiado tenue para un uso práctico.

Si bien estos resultados muestran la promesa de manipular el material de la capa de transporte de electrones, los desafíos permanecen, incluida la estabilidad de los materiales de perovskita y la toxicidad del plomo en la matriz de cristal mineral. A pesar de estas limitaciones, los resultados ofrecen nuevas oportunidades para aplicar este enfoque para realizar aplicaciones prácticas para los LED de perovskita en dispositivos optoelectrónicos.

"Para los prácticos PeLED, son muy necesarios nuevos materiales emisores de haluros con estabilidad química y elementos sin plomo, "dijo Junghwan Kim, autor correspondiente del estudio. "Si se resuelve este problema, los PeLED se comercializarían para productos electrónicos prácticos en el futuro ".