Nanotechnology Now - Press Release: Novel Design Perovskite Electrochemical Cell For Light-emission And Light-detection

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Cella elettrochimica integrata in silicio e perovskite a doppia funzione CREDITO OEA

CREDITO per cella elettrochimica integrata in silicio e perovskite a doppia funzione
OAS

Abstract:
Una nuova pubblicazione di Opto-Electronic Advances, 10.29026/oea.2023.220154 discute la cella elettrochimica in perovskite dal design innovativo per l'emissione e il rilevamento della luce.

Cella elettrochimica in perovskite dal design innovativo per l'emissione di luce e il rilevamento della luce

Sichuan, Cina | Pubblicato il 12 maggio 2023

Sebbene i dispositivi emettitori di luce con perovskite agli alogenuri mostrino proprietà eccezionali come alta efficienza, elevata purezza del colore e ampia gamma di colori, la loro integrazione industriale generalmente soffre della complessità tecnologica della struttura multistrato dei dispositivi insieme alla scarsa stabilità del riscaldamento indotto durante il funzionamento. Le celle elettrochimiche a emissione di luce alla perovskite agli alogenuri sono un nuovo tipo di dispositivo optoelettronico alla perovskite che differisce dai diodi emettitori di luce alla perovskite per una semplice architettura monostrato. La cella elettrochimica a emissione di luce di perovskite riportata nella carta è costituita da un substrato di silicio, un singolo strato composito multifunzionale di perovskite (una miscela di microcristalli di perovskite alogenuri, matrice di supporto polimerica e ioni mobili aggiunti) e un contatto superiore trasparente con pellicola di nanotubi di carbonio a parete singola . Grazie alla buona conduttività termica del silicio, il dispositivo sopporta un riscaldamento termico inferiore del 40% durante il funzionamento rispetto al tradizionale substrato ITO/vetro. Inoltre, quando al dispositivo viene applicata una polarizzazione positiva, si ottiene una luminanza di oltre 7000 cd/m2 a 523 nm (colore verde). Quando viene applicata una polarizzazione negativa al dispositivo, esso funziona come un fotorilevatore con una sensibilità fino a 0.75 A/W (per la lunghezza d'onda nelle regioni blu o UV), una sensibilità specifica di 8.56∙1011 Jones e una gamma dinamica lineare di 48 dB. Il potenziale tecnologico di un tale dispositivo è dimostrato dalla dimostrazione di un display indicatore da 24 pixel e dalla riuscita miniaturizzazione del dispositivo mediante la creazione di immagini elettroluminescenti con le caratteristiche più piccole inferiori a 50 μm.

Le celle elettrochimiche a emissione di luce di perovskite sono una valida alternativa ai diodi emettitori di luce di ricerca realizzati in materiale perovskite convenzionale. Non solo le celle elettrochimiche a emissione di luce alla perovskite implicano avere un'architettura e un design molto più semplici con un singolo strato funzionale che sostituisce più strati attivi, di separazione di carica e di trasporto dei diodi a emissione di luce alla perovskite, ma anche le celle elettrochimiche a emissione di luce a perovskite possono possedere tutti proprietà straordinarie dei LED, come alta efficienza, elevata purezza del colore e ampia gamma di colori. Il motivo per cui le celle elettrochimiche a emissione di luce di perovskite sono in grado di farlo è completamente diverso dal principio di funzionamento dei LED: quando viene applicata una polarizzazione elettrica al dispositivo, gli ioni mobili positivi e negativi all'interno dello strato di perovskite migrano verso gli elettrodi corrispondenti formando dinamicamente un struttura a perno all'interno dello strato di perovskite, che consente un'efficace ricombinazione elettrone-lacuna con emissione di fotoni! La ricerca approfondita sui vari supporti alla tecnologia LED convenzionale è una preziosa fonte per diversificare il bacino di opportunità industriali.

Il dispositivo segnalato dimostra eccezionali caratteristiche di emissione e rilevamento della luce (“doppia funzionalità”) insieme a una maggiore durata del riscaldamento durante il funzionamento. Ciò è possibile grazie all'utilizzo del substrato di silicio nella progettazione delle celle elettrochimiche a emissione di luce di perovskite. Il materiale in silicio è uno dei trampolini di lancio della tecnologia CMOS - tecnologia complementare di ossido di metallo e semiconduttore - tecnologia utilizzata nella produzione di tutti i chip semiconduttori, display, ecc. L'integrazione di un materiale emergente come il materiale perovskite con il silicio porta la comunità di ricerca e sviluppo a avvicinarsi all'ottenimento di una cella elettrochimica industriale a emissione di luce con perovskite.

Ultimo ma non meno importante, il vantaggio contestuale più ampio del design del dispositivo segnalato è il suo elettrodo trasparente privo di ITO basato su nanotubi di carbonio a parete singola. ITO (ossido di indio-stagno) è un materiale conduttivo trasparente ampiamente utilizzato nel fotovoltaico e nell'optoelettronica della perovskite. L’indio è un elemento in esaurimento e, quindi, la sostituzione dell’ITO con altri materiali basati su elementi abbondanti sulla terra aiuterebbe a prevalere sulla carenza di indio nel settore.

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Il progetto in questione è il risultato di una fiorente collaborazione tra l'Università Alferov e l'Università ITMO, entrambe con sede a San Pietroburgo (Russia). Lo scopo del gruppo di ricerca del Prof. Ivan Mukhin (Laboratorio per le fonti energetiche rinnovabili) dell'Università di Alferov è quello di ampliare gli orizzonti dei semiconduttori convenzionali (semiconduttori del gruppo Si e III-V) e dell'optoelettronica con progetti di dispositivi innovativi (elettronica flessibile ed estensibile) e con idee originali nella sintesi e nella produzione dei materiali (sfruttando strutture a bassa dimensione come i nanofili semiconduttori). Il gruppo di ricerca del Prof. Sergey Makarov (Laboratorio di nanofotonica ibrida e optoelettronica) dell'Università ITMO non si concentra solo sulla ricerca fondamentale nel campo della fotonica della perovskite alogenuro e dell'ottica non lineare, ma dedica anche enormi sforzi allo sviluppo del fotovoltaico e dell'optoelettronica dispositivi in perovskite, miglioramento della loro stabilità e loro integrazione industriale.

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Informazioni su Compuscript Ltd
Opto-Electronic Advances (OEA) è una rivista SCI mensile ad alto impatto, ad accesso aperto e sottoposta a peer review con un fattore di impatto di 8.933 (Journal Citation Reports for IF2021). Dal suo lancio nel marzo 2018, OEA è stata nel tempo indicizzata nei database SCI, EI, DOAJ, Scopus, CA e ICI e ha ampliato il suo comitato editoriale a 36 membri provenienti da 17 paesi e regioni (h-index medio 49).

La rivista è pubblicata dall'Istituto di ottica ed elettronica, Accademia cinese delle scienze, con l'obiettivo di fornire una piattaforma a ricercatori, accademici, professionisti, professionisti e studenti per impartire e condividere conoscenze sotto forma di documenti di ricerca empirici e teorici di alta qualità che coprono i temi dell'ottica, della fotonica e dell'optoelettronica.

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Contatti:
Conor Lovett
Compuscript Ltd
Ufficio: 353-614-75205

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