Os avanços em materiais fosforescentes orgânicos estão abrindo novas oportunidades para diodos emissores de luz orgânicos para eletrônicos combinados e aplicações de luz, incluindo células solares, fotodiodos, fibras ópticas e lasers.

Embora os materiais luminescentes de baixa dimensão, como a perovskita mineral de óxido de titânio e cálcio, têm propriedades ópticas promissoras, seu desempenho permanece insuficiente em comparação com os LEDs orgânicos convencionais. Um estudo recente, publicado no desta semana Avaliações de Física Aplicada , explora uma nova abordagem usando um efeito de confinamento de exciton para otimizar LEDs de perovskita altamente eficientes.

Para conseguir um dispositivo eletroluminescente eficiente, deve ter uma camada de emissão de rendimento quântico de alta fotoluminescência, injeção eficiente de buraco de elétron e camadas de transporte, e alta eficiência de acoplamento externo de luz. A cada novo avanço no material da camada de emissão, novos materiais funcionais são necessários para produzir um LED mais eficiente. Para cumprir esse objetivo, os autores do estudo exploraram o desempenho de um sistema amorfo de óxido de sílica e zinco em camadas com cristais de perovskita para melhorar o desempenho do diodo.

"Achamos que muitas pessoas [estão] muito focadas em uma camada de emissão, "disse Hideo Hosono, autor correspondente do estudo. "Para um dispositivo, todas as camadas são igualmente importantes, pois cada camada tem um papel diferente [mas] crucial. "

O óxido de silício de zinco amorfo tem uma afinidade eletrônica rasa sintonizável, capaz de confinar excitons, mas também alta mobilidade de elétrons para transportar elétrons. Ao estratificar o cristal de perovskita e o óxido de silício de zinco amorfo, a equipe desenvolveu uma maneira de confinar os excitons e injetar os elétrons nas camadas de perovskita 3-D de forma eficiente. O alinhamento de nível de energia entre as camadas provou ser um material ideal para esse propósito.

Para validar suas descobertas, a equipe testou sua criação produzindo azul, LEDs perovskita vermelhos e verdes, chamados PeLEDs. O diodo verde operou na tensão mais baixa (2,9 volts a 10, 000 candelas por metro quadrado) e foi o mais eficiente (33 lumens / watt) e o mais brilhante (500, 000 candelas por metro quadrado). Embora a equipe tenha produzido a luminância máxima para diodos vermelhos até o momento, a iluminação permaneceu muito fraca para uso prático.

Embora esses resultados mostrem a promessa de manipulação do material da camada de transporte de elétrons, desafios permanecem, incluindo a estabilidade dos materiais perovskita e a toxicidade do chumbo na matriz do cristal mineral. Apesar dessas limitações, os resultados oferecem novas oportunidades para aplicar esta abordagem para realizar aplicações práticas para LEDs de perovskita em dispositivos optoeletrônicos.

"Para PeLEDs práticos, novos materiais emissores de haleto com estabilidade química e elementos sem chumbo são altamente necessários, "disse Junghwan Kim, autor correspondente do estudo. "Se este problema for resolvido, os PeLEDs seriam comercializados para a eletrônica prática no futuro. "