Vue conceptuelle d'un transistor qui contrôle la photoluminescence (le cône rouge clair) émise par un cristal de pérovskite hybride (la boîte rouge) qui est excité par un faisceau laser bleu après l'application d'une tension à une électrode (la grille). Crédit :Vitaly Podzorov et Yaroslav Rodionov
Les scientifiques ont trouvé un nouveau moyen de contrôler la lumière émise par les semi-conducteurs cristallins exotiques, ce qui pourrait conduire à des cellules solaires plus efficaces et à d'autres avancées en matière d'électronique, selon une étude menée par Rutgers dans la revue Matériaux aujourd'hui .
Leur découverte implique des cristaux appelés pérovskites hybrides, qui se composent de matériaux organiques et inorganiques imbriqués, et ils se sont montrés très prometteurs pour une utilisation dans les cellules solaires. La découverte pourrait également conduire à de nouveaux affichages électroniques, capteurs et autres dispositifs activés par la lumière et apportent une efficacité accrue à moindre coût à la fabrication de l'optoélectronique, qui exploitent la lumière.
L'équipe dirigée par Rutgers a trouvé un nouveau moyen de contrôler la lumière (appelée photoluminescence) émise lorsque les pérovskites sont excitées par un laser. L'intensité de la lumière émise par un cristal de pérovskite hybride peut être augmentée jusqu'à 100 fois simplement en ajustant la tension appliquée à une électrode sur la surface du cristal.
"Au meilleur de nos connaissances, c'est la première fois que la photoluminescence d'un matériau est contrôlée de manière réversible à un degré aussi large avec la tension, " a déclaré l'auteur principal Vitaly Podzorov, professeur au Département de physique et d'astronomie de l'École des arts et des sciences de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick. "Précédemment, pour changer l'intensité de la photoluminescence, il fallait changer la température ou appliquer une pression énorme sur un cristal, ce qui était lourd et coûteux. Nous pouvons le faire simplement dans un petit appareil électronique à température ambiante."
Les semi-conducteurs comme ces pérovskites ont des propriétés qui se situent entre celles des métaux conducteurs d'électricité et des isolants non conducteurs. Leur conductivité peut être réglée dans une très large gamme, ce qui les rend indispensables pour toute l'électronique moderne.
"Tous les merveilleux gadgets et technologies électroniques modernes dont nous profitons aujourd'hui, que ce soit un smartphone, une clé USB, télécommunications puissantes et internet, caméras haute résolution ou supercalculateurs, sont devenus possibles en grande partie grâce à des décennies de recherche minutieuse en physique des semi-conducteurs, " a déclaré Podzorov.
Comprendre la photoluminescence est important pour concevoir des dispositifs qui contrôlent, générer ou détecter de la lumière, y compris les cellules solaires, Lumières LED et capteurs de lumière. Les scientifiques ont découvert que les défauts des cristaux réduisent l'émission de lumière et que l'application d'une tension restaure l'intensité de la photoluminescence.
Les pérovskites hybrides sont plus efficaces et beaucoup plus faciles et moins chères à fabriquer que les cellules solaires commerciales standard à base de silicium, et l'étude pourrait aider à conduire à leur utilisation généralisée, dit Podzorov. Une prochaine étape importante serait d'étudier différents types de matériaux pérovskites, ce qui peut conduire à des matériaux meilleurs et plus efficaces dans lesquels la photoluminescence peut être contrôlée dans une gamme d'intensités plus large ou avec une tension plus faible, il a dit.
