20 Feb Mit Perowskit tausendmal heller als OLEDs
Imec präsentiert einen Perowskit-LED-Stack, der nach Angaben der Forschungseinrichtung in Leuven/Belgien tausendmal heller leuchtet als moderne OLEDs. Dieses Ergebnis, das kürzlich in Nature Photonics veröffentlicht wurde, gilt als Meilenstein auf dem Weg zu einem Perowskit-Injektionslaser, der attraktive Anwendungen beispielsweise in der Bildprojektion, Umweltsensorik und medizinischen Diagnostik verspricht.
Heute verbreitete organische LEDs (OLEDs), wie sie etwa in Smartphone-Bildschirmen eingesetzt werden, verwenden organische Dünnfilmmaterialien als Halbleiter. Ihre maximale Helligkeit ist jedoch nach wie vor begrenzt. Inzwischen beweisen Perowskite – die Bezeichnung steht für eine Materialklasse mit einer spezifischen Kristallstruktur – ihren Wert auch über Solarzellen hinaus. Mit ihren hervorragenden optoelektrischen Eigenschaften, den preiswerten Verarbeitungsmöglichkeiten und dem effizienten Ladungstransport haben sie sich in den letzten zehn Jahren als interessante Kandidaten für Lichtemissionsanwendungen wie LEDs erwiesen.
“Obwohl Perowskite sehr hohe Stromdichten vertragen können, wurde bisher noch kein Laserbetrieb mit der Emission von hochintensivem kohärentem Licht erreicht. “Im Rahmen des Ultra-Lux-Projekts hat Imec zum ersten Mal eine PeLED-Architektur mit geringen optischen Verlusten gezeigt und diese PeLEDs auf Stromdichten gepumpt, die die stimulierte Emission von Licht unterstützen”, erklärt Professor Paul Heremans, Senior Fellow am Imec und leitender Forscher des Projekts. “Diese neuartige Architektur aus Transportschichten, transparenten Elektroden und Perowskit als aktivem Halbleitermaterial kann bei Stromdichten arbeiten, die zehntausendmal höher sind als bei herkömmlichen OLEDs.“ Die Stromdichten werden mit 3 kA/cm2 beziffert.
“Mit dieser Architektur hat Imec die verstärkte spontane Emission mit elektrischer Unterstützung des herkömmlichen optischen Pumpens verstärkt. Damit hat imec gezeigt, dass die elektrische Injektion 13 % zur Gesamtmenge der stimulierten Emission beiträgt und sich damit dem Schwellenwert für einen Dünnschicht-Injektionslaser nähert“, erklärte Robert Gehlhaar, Projektleiter bei Imec. “Das Erreichen dieses Meilensteins auf dem Weg zu Hochleistungs-Dünnschicht-Laserdioden ebnet den Weg zu spannenden neuen Anwendungen von Dünnschicht-Perowskit-Lasern.
Das ULTRA-LUX Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramms der Europäischen Union (Grant Agreement No.835133) mit einem Advanced Grant für Prof. Paul Heremans gefördert und läuft bis zum 30. September 2024.
Originalpublikation:
[K. Elkhouly et al.: Electrically Assisted Amplified Spontaneous Emission in Perovskite Light Emitting Diodes; Nat. Photon. 18, 132–138 (2024), DOI: 10.1038/s41566-023-01341-7]
Quelle und Bild: www.imec-int.com
