As perovskitas de iodetos metálicos são uma nova classe de materiais semicondutores para telas LED e captação de energia solar. Contudo, os dispositivos de melhor desempenho são geralmente feitos de perovskitas à base de chumbo (Pb), cuja toxicidade pode causar potenciais preocupações ambientais. Para resolver o problema de toxicidade, um método eficaz tem sido o uso de estanho (Sn) como substituição parcial ou total do chumbo nos materiais perovskita. Essa estratégia tem sido particularmente bem-sucedida para células solares de perovskita. Contudo, materiais de perovskita à base de estanho (incluindo estanho-chumbo) são geralmente emissores de luz muito fracos, causando desempenho insatisfatório de dispositivos emissores de luz perovskita à base de estanho (LEDs).

A razão para isso é que uma alta densidade de defeitos eletrônicos pode se formar durante o processo de preparação de perovskitas à base de estanho, como estanho (Sn ²⁺ ) pode oxidar e o processo de cristalização não é bem controlado. LEDs de perovskita à base de estanho com eficiências quânticas externas de 5% foram relatados em 2020. Mas essas eficiências só foram possíveis com baixo brilho (38 cd / m ² ), bem abaixo do requisito para aplicativos de exibição (500-1000 cd / m ² )

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Di Dawei da Faculdade de Ciências Ópticas e Engenharia da Universidade de Zhejiang descobriu que, usando o germânio (Ge), um elemento do grupo IV amigo do ambiente, para substituir parcialmente o chumbo na perovskita, é possível criar materiais e dispositivos perovskita altamente luminescentes. Um artigo relacionado intitulado "Diodos emissores de luz perovskita de germânio-chumbo" foi publicado pela equipe em 13 de julho no jornal Nature Communications .

"Em nossa jornada em direção aos LEDs de perovskita de baixa toxicidade, temos procurado metais alternativos ecológicos para substituir o chumbo, "disse Di." foi uma surpresa agradável aquele germânio, o elemento entre o silício e o estanho (na tabela periódica) poderia ter um desempenho tão bom como uma substituição do chumbo por aplicações de LED. "

Dr. Yang Dexin, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Di e o primeiro autor do artigo, disse "costumávamos estudar o efeito dos íons de germânio (Ge ²⁺ ) em ligas de telureto de germânio, e descobriram que os íons de germânio podem oferecer alguns benefícios em termos de passivação de defeitos. "

Os filmes finos de perovskita de germânio-chumbo mostraram alta eficiência quântica de fotoluminescência (PLQEs) de até 71%. Esta foi uma melhoria relativa de cerca de 34% em relação aos filmes de perovskita à base de Pb preparados de forma semelhante. As altas eficiências de luminescência vieram de processos radiativos aprimorados e densidades de defeito reduzidas nas perovskitas de germânio-chumbo.

Usando esses materiais, Di e seus colegas demonstraram LEDs de perovskita de germânio-chumbo pela primeira vez. "Em nossa demonstração inicial, alcançamos eficiências quânticas externas de até 13,1% com alto brilho (~ 1900 cd / m ² ) com um brilho máximo de mais de 10.000 cd / m ² . Este foi um recorde de eficiência para LEDs de perovskita de toxicidade reduzida, "disse Yang.

"Embora seja necessário mais trabalho para melhorar o desempenho e a estabilidade do dispositivo, nossos resultados sugerem uma rota promissora em direção a tecnologias de emissão de luz ecologicamente corretas baseadas em semicondutores de perovskita, "disse Di.