Ученые УрФУ разработали яркие светодиоды из перовскитов
Яркость перовскитных светодиодов сумели вдвое повысить ученые из лаборатории фотовольтаических материалов Уральского федерального университета (УрФУ) в содружестве со специалистами Национального университета Тайваня, сообщает 22 августа пресс-служба УрФУ.
Разработчики считают, что производство таких светодиодов намного проще и дешевле, чем используемые в настоящее время во многих современных экранах органические источники света.
Результаты исследования нового светодиода ученые представили в статье «Реализация квази-2D перовскитных светоизлучающих диодов высокой яркости с уменьшенным спадом эффективности с помощью разработки многофункционального интерфейса», опубликованной в журнале Advanced Science.
Светодиоды представляют собой полупроводниковые устройства, излучающие свет, когда через них протекает ток. Генерация ими света происходит в узком диапазоне длин волн (генерируется один цвет) в результате процесса, называемого электролюминесценцией.
Все цвета, воспринимаемые человеческим глазом, в экранах различных устройств создаются смешением света диодов, испускающих красный, синий и зеленый свет.
В привычных нам экранах телефонов, ноутбуков и телевизоров большинство светодиодов изготовлены на основе органических веществ. Их производство весьма трудоемко и затратно. При этом, поскольку долговечность синих диодов значительно меньше, чем зеленых и красных, ученые во всем мире ищут для светодиодов альтернативные материалы, которые были бы более дешевы и стабильны.
Коллектив ученых УрФУ и Национального университета Тайваня создал зеленый светодиод на основе перовскитов, которые в настоящее время рассматриваются как перспективный материал для солнечной энергетики и фотоники.
Соавтор публикации, завлабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков пояснил: «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».
Разработчики отмечают, что перовскитные светодиоды имеют высокую стабильность и длительный срок службы. При этом недостатком таких светодиодов является низкая яркость, которая определяется эффективностью переноса электронов от их источника к полупроводнику. Однако коллективу удалось решить 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.
Этим «дорожным покрытием» стал квази-2D слой перовскита — тончайшая пленка материала с большой площадью поверхности — на который поместили слой полимерного материала толщиной в один атом, обеспечивающий транспортировку носителей заряда от электрон-проводящего слоя к перовскиту.
Исследователи разработали технологию нанесения монослоя на перовскитную пленку, которая лишь незначительно усложняет технологию производства светодиода.
В планах коллектива достижение еще большей яркости зеленых диодов и применение новой технологии для создания эффективных красных и синих светодиодов.
