(Phys.org) — Les LED colorées fabriquées à partir d'un matériau connu sous le nom de pérovskite pourraient conduire à des écrans LED qui seront à la fois moins chers et plus faciles à fabriquer à l'avenir.
Une forme hybride de pérovskite - le même type de matériau qui a récemment été trouvé pour fabriquer des cellules solaires très efficaces qui pourraient un jour remplacer le silicium - a été utilisée pour fabriquer à faible coût, LED faciles à fabriquer, ouvrant potentiellement un large éventail d'applications commerciales à l'avenir, tels que les écrans couleur flexibles.
Cette classe particulière de pérovskites semi-conductrices a suscité l'enthousiasme dans le domaine des cellules solaires au cours des dernières années, après que le groupe du professeur Henry Snaith à l'Université d'Oxford les ait trouvés remarquablement efficaces pour convertir la lumière en électricité. En seulement deux ans, les cellules solaires à base de pérovskite ont atteint des rendements de près de 20 %, un niveau qui a pris 20 ans pour atteindre les cellules solaires conventionnelles à base de silicium.
Maintenant, chercheurs de l'Université de Cambridge, L'Université d'Oxford et la Ludwig-Maximilians-Universität de Munich ont démontré une nouvelle application pour les matériaux pérovskites, en les utilisant pour fabriquer des LED haute luminosité. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Nanotechnologie .
La pérovskite est un terme général utilisé pour décrire un groupe de matériaux qui ont une structure cristalline distinctive de formes cuboïde et diamant. Ils ont longtemps été intéressants pour leurs propriétés supraconductrices et ferroélectriques. Mais ces dernières années, leur efficacité à convertir la lumière en énergie électrique a ouvert un large éventail d'applications potentielles.
Les pérovskites qui ont été utilisées pour fabriquer les LED sont connues sous le nom de pérovskites aux halogénures organométalliques, et contiennent un mélange de plomb, les ions à base de carbone et les ions halogènes appelés halogénures. Ces matériaux se dissolvent bien dans les solvants courants, et assembler pour former des cristaux de pérovskite une fois séchés, les rendant bon marché et simples à fabriquer.
"Ces pérovskites aux halogénures organométalliques sont des semi-conducteurs remarquables, " dit Zhi-Kuang Tan, doctorant au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge et auteur principal de l'article. "Nous avons conçu la structure de la diode pour confiner les charges électriques dans une très fine couche de pérovskite, qui met en place les conditions pour que le processus de capture électron-trou produise une émission de lumière. »
Les LED à pérovskite sont fabriquées à l'aide d'un processus simple et évolutif dans lequel une solution de pérovskite est préparée et appliquée par centrifugation sur le substrat. Ce procédé ne nécessite pas d'étapes de chauffage à haute température ou un vide poussé, et est donc bon marché à fabriquer à grande échelle. En revanche, les méthodes conventionnelles de fabrication des LED rendent le coût prohibitif pour de nombreuses applications d'affichage à grande surface.
"La grande surprise pour la communauté des semi-conducteurs est de découvrir que des méthodes de traitement aussi simples produisent toujours des propriétés de semi-conducteur très propres, sans avoir besoin des procédures de purification complexes requises pour les semi-conducteurs traditionnels tels que le silicium, " a déclaré le professeur Sir Richard Friend du Laboratoire Cavendish, qui a dirigé ce programme à Cambridge.
« Il est remarquable que ce matériau puisse être facilement réglé pour émettre de la lumière dans une variété de couleurs, ce qui le rend extrêmement utile pour les écrans couleur, applications d'éclairage et de communication optique, " a déclaré Tan. " Cette technologie pourrait apporter beaucoup de valeur à l'industrie des écrans plats en pleine croissance. "
L'équipe cherche maintenant à augmenter l'efficacité des LED et à les utiliser pour les lasers à diodes, qui sont utilisés dans divers domaines scientifiques, applications médicales et industrielles, tels que le traitement des matériaux et l'équipement médical. La première LED commercialement disponible à base de pérovskite pourrait être disponible d'ici cinq ans.
