La nanotechnologie maintenant - Communiqué de presse : Cellule électrochimique pérovskite de conception nouvelle pour l'émission et la détection de la lumière

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Cellule électrochimique pérovskite à double fonction intégrée au silicium CRÉDIT OEA

Résumé:
Une nouvelle publication d'Opto-Electronic Advances, 10.29026/oea.2023.220154, traite d'une nouvelle conception de cellule électrochimique à pérovskite pour l'émission et la détection de la lumière.

Cellule électrochimique pérovskite de conception nouvelle pour l'émission et la détection de lumière

Sichuan, Chine | Publié le 12 mai 2023

Bien que les dispositifs électroluminescents aux halogénures pérovskites présentent des propriétés exceptionnelles telles qu'une efficacité élevée, une pureté de couleur élevée et une large gamme de couleurs, leur intégration industrielle souffre généralement de la complexité technologique de la structure multicouche des dispositifs ainsi que d'une mauvaise stabilité du chauffage induit en fonctionnement. Les cellules électrochimiques électrochimiques aux halogénures et aux pérovskites constituent un nouveau type de dispositif optoélectronique à base de pérovskite qui diffère des diodes électroluminescentes à base de pérovskite par une architecture monocouche simple. La cellule électrochimique électrochimique à pérovskite décrite dans le papier se compose d'un substrat de silicium, d'une couche de pérovskite composite unique multifonctionnelle (un mélange de microcristaux d'halogénure de pérovskite, d'une matrice de support polymère et d'ions mobiles ajoutés) et d'un contact supérieur transparent à film de nanotubes de carbone à paroi unique. . En raison de la bonne conductivité thermique du silicium, le dispositif supporte un échauffement thermique inférieur de 40 % pendant son fonctionnement par rapport à un substrat ITO/verre classique. De plus, lorsqu'une polarisation positive est appliquée à l'appareil, il produit une luminance supérieure à 7000 2 cd/m523 à 0.75 nm (couleur verte). Lorsqu'une polarisation négative est appliquée à l'appareil, il fonctionne comme un photodétecteur avec une sensibilité allant jusqu'à 8.56 A/W (pour la longueur d'onde dans les régions bleues ou UV), une détectivité spécifique de 1011∙48 Jones et une plage dynamique linéaire de 24 dB. Le potentiel technologique d'un tel dispositif est prouvé par la démonstration d'un affichage indicateur de 50 pixels ainsi que par la miniaturisation réussie du dispositif par la création d'images électroluminescentes avec les plus petites caractéristiques inférieures à XNUMX μm.

Les cellules électrochimiques électrochimiques à base de pérovskite constituent une alternative viable aux diodes électrochimiques de recherche en matière de pérovskite conventionnelle. Non seulement les cellules électrochimiques électrochimiques à pérovskite impliquent une architecture et une conception beaucoup plus simples avec une seule couche fonctionnelle remplaçant plusieurs couches actives, de séparation de charge et de transport des diodes électrochimiques à pérovskite, mais les cellules électrochimiques électrochimiques à pérovskite peuvent également posséder tous propriétés extraordinaires des LED, telles qu'un rendement élevé, une pureté de couleur élevée et une large gamme de couleurs. La raison pour laquelle les cellules électrochimiques électrochimiques à pérovskite sont capables de faire cela est complètement différente du principe de fonctionnement des LED : lorsqu'une polarisation électrique est appliquée à l'appareil, les ions positifs et négatifs mobiles à l'intérieur de la couche de pérovskite migrent vers les électrodes correspondantes, formant dynamiquement un structure de broches à l'intérieur de la couche de pérovskite, qui permet une recombinaison électron-trou efficace avec émission de photons ! Des recherches approfondies sur diverses solutions de secours à la technologie LED conventionnelle constituent une source précieuse de diversification du bassin d'opportunités industrielles.

L'appareil signalé présente des caractéristiques exceptionnelles d'émission et de détection de la lumière (« double fonctionnalité ») ainsi qu'une durabilité de chauffage améliorée en fonctionnement. Ceci est possible grâce à l’utilisation d’un substrat de silicium dans la conception des cellules électrochimiques électrochimiques à pérovskite. Le silicium est l'un des tremplins de la technologie CMOS – technologie complémentaire métal-oxyde-semi-conducteur – technologie utilisée dans la fabrication de toutes les puces semi-conductrices, écrans, etc. L'intégration d'un matériau aussi émergent que le matériau pérovskite avec le silicium apporte une touche unique à la communauté R&D. un pas de plus vers l’obtention d’une cellule électrochimique électrochimique industrielle à pérovskite.

Enfin, l'avantage contextuel plus large de la conception du dispositif rapporté est son électrode transparente sans ITO basée sur des nanotubes de carbone à paroi unique. ITO – Indium-Tin Oxide – est un matériau conducteur transparent largement utilisé dans le photovoltaïque et l’optoélectronique pérovskite. L'indium est un élément épuisant et, par conséquent, le remplacement de l'ITO par d'autres matériaux à base d'éléments abondants sur terre contribuerait à remédier à la carence en indium dans l'industrie.

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Le projet en question est le résultat d'une collaboration florissante entre l'Université Alferov et l'Université ITMO, toutes deux situées à Saint-Pétersbourg (Russie). L'objectif du groupe de recherche du professeur Ivan Mukhin (Laboratoire des sources d'énergie renouvelables) de l'Université Alferov est d'élargir les horizons des semi-conducteurs conventionnels (semi-conducteurs des groupes Si et III-V), de l'électronique et de l'optoélectronique avec des conceptions de dispositifs innovantes (électronique flexible et extensible). et avec des idées originales en matière de synthèse et de fabrication de matériaux (en tirant parti de structures de faible dimension telles que les nanofils semi-conducteurs). Le groupe de recherche du professeur Sergey Makarov (Laboratoire de nanophotonique et d'optoélectronique hybrides) de l'Université ITMO se concentre non seulement sur la recherche fondamentale dans le domaine de la photonique aux halogénures pérovskites et de l'optique non linéaire, mais consacre également d'énormes efforts au développement de technologies photovoltaïques et optoélectroniques. dispositifs à pérovskite, amélioration de leur stabilité et de leur intégration industrielle.

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À propos de Compuscript Ltd
Opto-Electronic Advances (OEA) est une revue mensuelle SCI à fort impact, en libre accès et évaluée par des pairs avec un facteur d'impact de 8.933 (Journal Citation Reports for IF2021). Depuis son lancement en mars 2018, OEA a été indexé dans les bases de données SCI, EI, DOAJ, Scopus, CA et ICI au fil du temps et a élargi son comité de rédaction à 36 membres de 17 pays et régions (indice h moyen de 49).

La revue est publiée par l'Institut d'optique et d'électronique de l'Académie chinoise des sciences, dans le but de fournir une plate-forme aux chercheurs, universitaires, professionnels, praticiens et étudiants pour transmettre et partager des connaissances sous la forme d'articles de recherche empiriques et théoriques de haute qualité couvrant les thèmes de l'optique, de la photonique et de l'optoélectronique.

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Conor Lovett
Compuscript Ltd
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