Di recente, il Centro di Ricerca e Innovazione imec in Belgio ha annunciato, nel suo articolo sui risultati della ricerca, di aver sviluppato con successo una nuova architettura di impilamento di diodi a emissione di luce a perovskite (PeLED, Perovskite LED). Sorprendentemente, la luminosità del PeLED con questa architettura è fino a 1.000 volte superiore a quella del diodo organico a emissione di luce (OLED) attualmente più avanzato. Come importante risultato del progetto ULTRA-LUX, finanziato dall'UE, come affermato dal team imec nella notizia della rivista "Optics.org, questa svolta può essere definita una pietra miliare fondamentale verso i laser a iniezione di perovskite e, in futuro, si prevede che darà vita a scenari applicativi molto interessanti in molti campi come la visualizzazione, la proiezione di immagini, il rilevamento ambientale e la diagnosi medica.
Attualmente, la gamma di applicazioni dei diodi a emissione luminosa è estremamente ampia, dai comuni televisori e schermi per computer ai semafori, all'illuminazione aeronautica, ecc., il che ha notevolmente favorito la trasformazione della moderna tecnologia di illuminazione e rilevamento. Essendo una delle tecnologie di visualizzazione più diffuse, i diodi organici a emissione luminosa (OLED) sono ampiamente utilizzati nella produzione di schermi digitali per TV, monitor per computer, smartphone e console di gioco portatili. Il loro principio è quello di utilizzare polimeri organici a film sottile come dispositivi semiconduttori. Tuttavia, a causa di condizioni oggettive come i materiali luminescenti, esiste un limite massimo alla luminosità massima degli OLED. Immaginate che quando siamo al sole, sia spesso molto difficile vedere il contenuto sullo schermo OLED di uno smartphone.
In questo contesto, i materiali luminescenti a base di perovskite presentano vantaggi unici. La perovskite è un tipo di ossido di perovskite con una struttura cristallina cubica. Le sue speciali proprietà fisiche ne rendono il potenziale applicativo non limitato al campo delle celle solari (attualmente il principale ambito di applicazione della perovskite). Nell'ultimo decennio, grazie alle sue eccellenti proprietà optoelettroniche, alle caratteristiche di lavorazione a basso costo e all'efficiente capacità di trasferimento di carica, la perovskite si è gradualmente affermata nel campo delle applicazioni dei diodi a emissione luminosa, diventando un materiale candidato popolare che ha attirato molta attenzione.
Sebbene i diodi a emissione di luce a perovskite (PeLED) abbiano attirato molta attenzione, devono ancora affrontare delle sfide. Come sottolineano notizie correlate, sebbene le perovskiti possano sopportare elevate densità di corrente, non hanno ancora raggiunto un funzionamento laser che emetta luce coerente ad alta intensità. Il Professor Paul Herremans, ricercatore senior presso imec e autore corrispondente dell'articolo di ricerca pubblicato su Nature Photonics, ha dichiarato: Nel progetto ULTRA-LUX, imec ha introdotto per la prima volta un'architettura a diodo a emissione di luce a perovskite (PeLED) con basse perdite ottiche e ha portato con successo questi PeLED a una densità di corrente che supporta l'emissione stimolata di luce. Il Professor Herremans ha anche aggiunto: Questa nuova architettura è costituita da uno strato di trasporto, un elettrodo trasparente e perovskite come materiale attivo semiconduttore, e può funzionare a una densità di corrente di 3 kiloampere per centimetro quadrato, decine di migliaia di volte superiore a quella degli OLED tradizionali.
Quali sono quindi i progressi compiuti da questa nuova architettura? Con questa architettura, abbiamo potenziato elettricamente l'emissione spontanea amplificata, oltre al pompaggio ottico convenzionale. Abbiamo verificato sperimentalmente che il contributo dell'iniezione elettrica all'emissione stimolata totale è pari al 13%, il che ci porta molto vicini alla soglia per la realizzazione di laser a iniezione a film sottile. Questa pietra miliare apre nuove prospettive per lo sviluppo di diodi laser a film sottile ad alta potenza e pone solide basi per nuove applicazioni dei laser a perovskite a film sottile, spiega Robert Gerhar, project manager presso imec e autore corrispondente dello studio.
