Un nuovo diodo a ultra-emissione luminosa in perovskite
Il centro belga di ricerca e innovazione imec ha creato un nuovo tipo di pila LED in perovskite (PeLED) che brilla 1 000 volte di più rispetto ai LED organici (OLED) di ultima generazione. Realizzata nell’ambito del progetto ULTRA-LUX, finanziato dall’UE, questa soluzione rappresenta, come descrive il team dell’imec responsabile del suo sviluppo in un articolo pubblicato su «Optics.org», una «pietra miliare verso il conseguimento della tecnologia laser a iniezione in perovskite, che promette applicazioni entusiasmanti in settori quali proiezione di immagini, rilevamento ambientale, diagnostica medica e altri ancora». Attualmente utilizzati in applicazioni che spaziano dalla televisione ai computer, passando per i segnali stradali e fino all’illuminazione dell’aviazione, i LED hanno rivoluzionato le moderne tecnologie di illuminazione e rilevamento. Gli OLED, ampiamente usati per essere integrati in display digitali su schermi televisivi, monitor di computer, smartphone e console di gioco portatili, si avvalgono di semiconduttori costituiti da polimeri organici a film sottile, che sono tuttavia caratterizzati da un picco di luminosità limitato: basterà ricordare, infatti, quanto sia difficile leggere lo schermo del proprio smartphone quando è esposto ai raggi del sole. Ed è qui che entrano in gioco le perovskiti. Un minerale di ossido di calcio e titanio caratterizzato da una struttura cristallina cubica, questo materiale è dotato di proprietà fisiche insolite che potrebbero trovare impiego in svariate applicazioni al di là delle sole celle solari, che attualmente costituiscono quella più diffusa. Nell’ultimo decennio, le sue eccellenti proprietà optoelettriche, i bassi costi associati alla sua processabilità e l’efficiente trasporto di carica che garantisce hanno fatto sì che la perovskite venisse riconosciuta come un promettente candidato per le applicazioni LED.
PeLED sotto i riflettori
Tuttavia, come spiega l’articolo, sebbene le perovskiti possano riuscire a resistere a densità di corrente significativamente elevate, il funzionamento del laser con l’emissione di luce coerente ad alta intensità non è ancora una realtà. «Nel progetto ULTRA-LUX, imec ha dimostrato per la prima volta un’architettura PeLED che permette di ottenere basse perdite ottiche, pompando questi LED in perovskite a densità di corrente che supportano l’emissione stimolata di luce», osserva Paul Heremans, ricercatore senior presso imec, nonché docente presso l'università KU Leuven e autore corrispondente dello studio pubblicato su «Nature Photonics». «Questa nuova architettura di strati di trasporto, elettrodi trasparenti e perovskite come materiale semiconduttore attivo può funzionare a densità di corrente elettrica decine di migliaia di volte superiori (3 kA per cm2) rispetto agli OLED convenzionali», aggiunge Heremans. Pertanto, cosa è stato ottenuto con questa nuova architettura? Lo spiega il responsabile di progetto presso imec Robert Gehlhaar, anch’egli autore corrispondente dello studio: «Grazie a questa architettura imec ha potenziato l’emissione spontanea amplificata, con l’ausilio elettrico del pompaggio ottico convenzionale. In tal modo, imec ha dimostrato che l’iniezione elettrica contribuisce per il 13% alla quantità totale di emissione stimolata, avvicinandosi così alla soglia necessaria per realizzare un laser a iniezione a film sottile. Il raggiungimento di questo traguardo, che ci avvicina alla traduzione in realtà dei diodi laser a film sottile ad alta potenza, apre la strada a nuove entusiasmanti applicazioni dei laser in perovskite a film sottile». Il progetto ULTRA-LUX (Ultra-Bright Thin-Film Light Emitting Devices and Lasers) si concluderà nel settembre 2024. Per maggiori informazioni, consultare: progetto ULTRA-LUX
Parole chiave
ULTRA-LUX, perovskite, diodo a emissione luminosa, LED, LED organico, LED in perovskite, laser
