Ученые создали синий перовскитный светодиод

27 января 2020
79

Ученые создали синий светодиод из галогенидного перовскита, преодолев серьезный барьер на пути использования этих дешевых и простых в изготовлении материалов в электронных устройствах. Создание полупроводниковых диодов, которые излучают синий свет, всегда было проблемой. Нобелевская премия по физике 2014 года была присуждена за прорывное создание эффективных синих светоизлучающих диодов из нитрида галлия. Диоды, излучающие свет при протекании через них электрического тока, используются в волоконно-оптических сетях, дисплеях, для освещения и многого другого.

Ранее все эти устройства изготавливали из нескольких слоев разных полупроводников, в основном — бинарных соединений металлов. Но в 2009 ученые обнаружили новый перспективный класс материалов для этой технологии — галогенидные перовскиты. Они состоят из атомов двух разных металлов и галогена — хлора, брома или йода. Изначально их использовали для создания солнечных элементов, но дешевизна и легкость изготовления этих материалов привлекли ученых, и они стали пробовать использовать их в смежных технологиях.

До сих пор исследователям удавалось создать красные и зеленые светодиоды на основе этой группы материалов. Но элементы синего цвета, как всегда, получилось создать в самую последнюю очередь. Сотрудники Калифорнийского университета в Беркли создали несколько образцов соединения с переменным составом, которое содержит катионы н-бутиламмония, цезия и свинца, а в качестве анионов в нем выступает бром.

Оказалось, что этот материал при подаче электрического тока способен излучать свет на трех длинах волн, соответствующих синей области видимого спектра — 416, 445 и 473 нанометра. Испытав этот материал при повышенной температуре (177°C), ученые обнаружили, что длина волны его излучения смешается в зеленую область спектра. Это значит, что с повышением температуры в кристалле полупроводника происходят изменения.

Проведя дополнительные исследования, ученые выяснили, что структура кристалла может меняться при повышенной температуре, а вместе с ней становятся другими и свойства материала. Это значит, что галогенидные перовскиты не так стабильны, как хотелось бы. Этот факт, несмотря на некоторые преимущества, ограничивает применение относительно нового класса материалов.