Descripción del proyecto
Un futuro muy brillante para los ledes ecológicos
Los diodos emisores de luz (ledes) han revolucionado las aplicaciones en comunicaciones, detección y alumbrado, desde la televisión y la señalización hasta la biomedicina. Sin embargo, esta revolución necesitó bastante tiempo. Hace más de un siglo, los científicos descubrieron que un cristal de carburo de silicio emitía una luz amarillenta cuando se le aplicaba tensión. En la década de 1970 los ledes se comercializaron ampliamente. Ahora, las alternativas ecológicas de película delgada a los materiales semiconductores, denominados ledes orgánicos, ganan terreno. Sin embargo, a pesar de sus muchas ventajas en comparación con los ledes tradicionales, su luminancia está notablemente limitada. Asimismo, no se pueden usar fácilmente como soporte láser debido a los desafíos técnicos con el bombeo, el proceso por el que se suministra energía al soporte para aumentar sus electrones hasta un estado excitado. ULTRA-LUX abordará ambos desafíos para suministrar el primer dispositivo electroluminiscente, de película delgada y ultrabrillante, además de un láser de inyección de película delgada para complementarlo.
Objetivo
Thin-film light sources such as OLEDs are extremely valuable, as, in contrast to III-V crystalline LEDs, they can be precisely designed and dimensioned, as single components or in massive arrays, into any target application without the need of hetero-assembly. Unfortunately, their light power density remains about 300 times smaller than that of III-V LEDs. Also, none of today’s thin-film light sources could ever be brought to lasing by electrical pumping.
It is the objective of this project to break through the barriers that limit the brightness of thin-film light sources and to achieve lasing by electrical pumping (“injection lasing”) in such sources.
Our first target is to create a high-brightness (30W/cm2) thin-film light-emitting device. For the emission layer, we propose a perovskite semiconductor with controlled quantum-confinement features (wells or dots). It will be integrated into a novel light-emitting device, in which electron and hole injection are separately controlled by gates, such that a perfect charge balance is achieved up to the highest current densities.
Our next target is to create a thin-film injection laser. We present several innovative strategies to lower the lasing threshold. The emission layer of our light-emitting device will be shaped as a ring resonator with ultra-low optical losses. The gates will be patterned to spatially modulate the carrier injection in the emission layer, which will efficiently restrict the pumping to few selected modes. Further elaborations of cavity designs can lead to mode-locking. Combined with the efficiency of the quantum-confined perovskite emission layer in producing optical gain, these features will reduce the lasing threshold current density to below 100 A/cm2, within reach of our thin-film device.
These novel devices will serve numerous applications in the fields of sensing and ICT, by enabling massive optical interconnects, augmented reality displays, on-chip sensing and more.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
3001 Leuven
Bélgica