LED con una eficiencia cuántica externa de un 21,6 por ciento, un récord. Crédito:Thor Balkhed
En un laboratorio de la Universidad de Linköping se han producido diodos emisores de luz de infrarrojo cercano (NIR) eficientes de perovskita. La eficiencia cuántica externa es del 21,6 por ciento, que es un récord. Los resultados han sido publicados en Fotónica de la naturaleza .
El trabajo está dirigido por el científico de LiU Feng Gao, en estrecha colaboración con colegas en China, Italia, Singapur y Suiza.
Las perovskitas son un grupo de materiales definidos por su estructura cristalina, y han sido objeto de un intenso interés de investigación durante los últimos 10 años, inicialmente para células solares y recientemente también para diodos emisores de luz. Tienen buenas propiedades de emisión de luz y son fáciles de fabricar. La eficiencia cuántica externa (la relación de los portadores de carga emitidos en forma de luz sobre todos los alimentados a los materiales) de los diodos emisores de luz basados en perovskitas ha estado limitada hasta ahora por los defectos que surgen en el material durante la fabricación. Los defectos actúan como trampas para los portadores de carga y, por tanto, provocan pérdidas de energía.
Una forma de lidiar con los defectos es agregar materiales conocidos como "moléculas de pasivación, "que se unen a los átomos que causan defectos. Los investigadores habían descubierto previamente una molécula con grupos amino en sus extremos que le daban una cierta mejora en las propiedades. Sin embargo, cuando seleccionaron una molécula que también contenía átomos de oxígeno, el efecto aumentó dramáticamente.
Weidong Xu en el laboratorio de la Universidad de Linköping. Crédito:Thor Balkhed
“Ahora entendemos que son los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de pasivación y los materiales de perovskita los que causan problemas. Esto nos permitió buscar una molécula que fuera perfecta para la pasivación, "dice Feng Gao, profesor titular de la División de Electrónica Biomolecular y Orgánica de la Universidad de Linköping.
La molécula que encontraron tiene dos grupos amino en sus extremos, con átomos de oxígeno a distancias adecuadas entre ellos. Los átomos de oxígeno reducen la capacidad de enlace de hidrógeno de los grupos amino, y por tanto aumentan la probabilidad de que interactúen con defectos. El número de trampas para portadores de carga en la perovskita se reduce significativamente, permitiendo que los portadores de carga se recombinen y emitan luz de manera eficiente.
"Este material de perovskita en particular proporciona diodos emisores de luz altamente eficientes en la región del infrarrojo cercano. Los diodos emisores de luz del infrarrojo cercano son particularmente útiles para aplicaciones médicas y de telecomunicaciones. Creemos que nuestros nuevos hallazgos también se pueden aplicar a los diodos emisores de luz de perovskita diodos con otros colores, "dice Feng Gao.
La eficiencia cuántica externa es un récord del 21,6 por ciento.
"Hemos desarrollado los mejores diodos emisores de luz en material de perovskita hasta el momento. También pueden competir con los diodos emisores de luz basados en, por ejemplo, materiales orgánicos, "dice Wiedong Xu, postdoctorado en la División de Electrónica Biomolecular y Orgánica, LiU.
