Печатные перовскитные светодиоды

В микроэлектронике используются различные функциональные материалы, свойства которых делают их пригодными для конкретных применений. Например, транзисторы и устройства хранения данных изготовлены из кремния, а большинство фотогальванических элементов, используемых для выработки электроэнергии из солнечного света, в настоящее время также изготовлены из этого полупроводникового материала.

Напротив, сложные полупроводники, такие как нитрид галлия, используются для получения света в оптоэлектронных элементах, таких как светоизлучающие диоды (LED). Производственные процессы также различаются для различных классов материалов.

Гибридные материалы из перовскита 

Гибридные материалы из перовскита обещают облегчить процесс, упорядочив органические и неорганические компоненты полупроводникового кристалла в определенной структуре. "Они могут быть использованы для производства всех видов микроэлектронных компонентов путем изменения их состава", - говорит профессор Эмиль Лист-Краточвил, руководитель Объединенной исследовательской группы HZB и Университета Гумбольдта (HU).

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Более того, обработка кристаллов перовскита сравнительно проста. "Они могут быть получены из жидкого раствора, так что вы можете построить нужный компонент по одному слою за раз непосредственно на подложке", - объясняет физик.

Ученые HZB уже показали в последние годы, что солнечные элементы могут печататься из раствора полупроводниковых соединений - и сегодня они являются мировыми лидерами в этой технологии. Впервые совместной команде HZB и HU Berlin удалось таким образом создать функциональные светоизлучающие диоды. Для этой цели исследовательская группа использовала перовскит из металлогалогенида. Это материал, который обещает особенно высокую эффективность в генерации света, но, с другой стороны, его трудно обрабатывать.

"До сих пор из жидкого раствора не удавалось получить такие полупроводниковые слои с достаточным качеством", - говорит Лист-Краточвил. Например, светодиоды можно было бы печатать только из органических полупроводников, но они обеспечивают лишь скромную светоотдачу. "Проблема заключалась в том, как вызвать солеобразный прекурсор, который мы напечатали на подложке, чтобы кристаллизоваться быстро и равномерно, используя какой-нибудь притягивающий элемент или катализатор", - объясняет ученый. Для этого команда выбрала семенной кристалл: кристалл соли, который прикрепляется к подложке и запускает формирование сетки для последующих слоев перовскита.

Таким образом, исследователи создали печатные светодиоды, которые обладают гораздо большей светоотдачей и значительно лучшими электрическими свойствами, чем те, которые могли быть достигнуты ранее при использовании аддитивных производственных процессов. Но для Листа-Краточвила этот успех - лишь промежуточный шаг на пути к будущей микро- и оптоэлектронике, которая, по его мнению, будет основываться исключительно на гибридных полупроводниках перовскита. "Преимущества, предоставляемые единым универсальным классом материалов и единым экономически эффективным и простым процессом производства любого вида компонентов, поражают воображение", - говорит ученый. Поэтому в лабораториях HZB и HU Berlin он планирует в конечном итоге изготовить все важные электронные компоненты таким образом.

Лист-Кратохвил является профессором гибридных устройств Университета Гумбольдта (HU) в Берлине и руководителем объединенной лаборатории, основанной в 2018 году и управляемой HU совместно с HZB. Кроме того, в инновационной лаборатории HySPRINT имени Гельмгольца работает группа под руководством Листа Кратохвила и ученого из HZB доктора Евы Унгер, которая занимается разработкой процессов нанесения покрытий и печати, также известных на техническом жаргоне как "аддитивное производство", для гибридных перовскитов. Это кристаллы, обладающие перовскитной структурой, содержащие как неорганические, так и органические компоненты. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet