Les diodes électroluminescentes (DEL) ont révolutionné la technologie moderne d’éclairage et de détection. Des applications domestiques à l'industrie, les LED sont utilisées pour toutes les applications d'éclairage, de l'éclairage intérieur aux écrans de télévision en passant par la biomédecine. Les LED organiques (OLED) largement utilisées aujourd'hui, par exemple dans les écrans de smartphones, utilisent des matériaux organiques en couches minces comme semi-conducteurs. Cependant, leur luminosité maximale reste limitée; pensez simplement à essayer de lire l'écran de votre smartphone par une journée très ensoleillée.
Pendant ce temps, les pérovskites, une classe de matériaux dotés d’une structure cristalline spécifique, font leurs preuves au-delà des cellules solaires. Avec d'excellentes propriétés optoélectriques, une transformabilité à faible coût et un transport de charge efficace, ces matériaux sont apparus au cours des 10 dernières années comme des candidats intéressants pour les applications d'émission de lumière, telles que les LED.
Cependant, même si les pérovskites peuvent supporter des densités de courant très élevées, le fonctionnement du laser avec émission de lumière cohérente de haute intensité n'a pas encore été atteint. "Dans le projet ULTRA-LUX, imec a montré pour la première fois une architecture PeLED avec de faibles pertes optiques et a pompé ces PeLED à des densités de courant qui prennent en charge l'émission stimulée de lumière", a expliqué le professeur Paul Heremans, chercheur principal chez imec et chercheur principal du projet.
Le projet est détaillé publié dans Nature Photonics , intitulé "Émission spontanée amplifiée à assistance électrique dans des diodes électroluminescentes à pérovskite."
"Cette nouvelle architecture de couches de transport, d'électrodes transparentes et de pérovskite comme matériau actif semi-conducteur, peut fonctionner à des densités de courant électrique des dizaines de milliers de fois supérieures (3 kA cm -2 ) que les OLED classiques."
"Avec cette architecture, imec a amélioré l'émission spontanée amplifiée, avec une assistance électrique du pompage optique conventionnel. Ce faisant, imec a démontré que l'injection électrique contribue à hauteur de 13 % à la quantité totale d'émission stimulée et se rapproche ainsi du seuil pour atteindre une fine- laser à injection de film", a déclaré Robert Gehlhaar, chef de projet imec. "Le fait d'atteindre cette étape historique vers des diodes laser à couche mince de haute puissance ouvre la voie à de nouvelles applications passionnantes des lasers à pérovskite à couche mince."
Plus d'informations : Karim Elkhouly et al, Émission spontanée amplifiée assistée électriquement dans des diodes électroluminescentes pérovskites, Nature Photonics (2024). DOI :10.1038/s41566-023-01341-7
Informations sur le journal : Photonique naturelle
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