Nanotechnology Now - プレスリリース: 発光および光検出用の斬新なデザインのペロブスカイト電気化学セル

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二重機能ペロブスカイトシリコン一体型電気化学セルクレジット
OAS

要約：
Opto-Electronic Advances の新しい出版物、10.29026/oea.2023.220154 では、発光および光検出用の新しい設計のペロブスカイト電気化学セルについて説明しています。

発光および光検出用の新しい設計のペロブスカイト電気化学セル

中国四川省 | 投稿日: 12 年 2023 月 XNUMX 日

ハロゲン化物ペロブスカイト発光デバイスは、高効率、高色純度、広色域などの優れた特性を示しますが、その産業統合は一般に、デバイスの多層構造の技術的複雑さと、動作中に誘発される加熱の安定性の低下に悩まされます。ハロゲン化物ペロブスカイト発光電気化学セルは、単純な単層構造という点でペロブスカイト発光ダイオードとは異なる新しいタイプのペロブスカイト光電子デバイスです。この論文で報告されているペロブスカイト発光電気化学セルは、シリコン基板、多機能単一複合ペロブスカイト層（ハロゲン化物ペロブスカイト微結晶、ポリマー支持マトリックス、および追加された可動イオンの混合物）、および透明な単層カーボンナノチューブフィルムのトップコンタクトで構成されています。。シリコンの優れた熱伝導率により、デバイスは従来の ITO/ガラス基板と比較して動作中の熱発熱に耐えます。さらに、デバイスに正のバイアスを印加すると、40 nm (緑色) で 7000 cd/m2 以上の輝度が得られます。デバイスに負のバイアスが印加されると、最大 523 A/W (青色または UV 領域の波長の場合) の感度、0.75∙8.56 ジョーンズの比検出率、および 1011 dB の線形ダイナミックレンジを備えた光検出器として動作します。このようなデバイスの技術的可能性は、48 ピクセルのインジケーターディスプレイのデモンストレーションと、最小特徴が 24 μm 未満のエレクトロルミネセンス画像の作成によるデバイスの小型化の成功によって証明されています。

ペロブスカイト発光電気化学セルは、従来のペロブスカイト材料デバイスの研究用発光ダイオードに代わる実行可能な代替品です。ペロブスカイト発光電気化学セルは、ペロブスカイト発光ダイオードの複数の活性層、電荷分離層、輸送層を単一の機能層で置き換えた、より単純な構造と設計を意味するだけでなく、ペロブスカイト発光電気化学セルは、すべての機能を備えています。高効率、高色純度、広色域などの LED の優れた特性を実現します。ペロブスカイト発光電気化学セルがそのようなことができる理由は、LED の動作原理とはまったく異なります。デバイスに電気バイアスが印加されると、ペロブスカイト層内の可動性の正イオンと負イオンが対応する電極に向かって移動し、動的に電極を形成します。ペロブスカイト層内部のピン構造により、光子放出による効果的な電子と正孔の再結合が可能になります。従来の LED 技術に対するさまざまなバックアップに関する包括的な研究は、産業機会のプールを多様化する貴重な情報源です。

報告されたデバイスは、動作中の加熱耐久性が向上するとともに、優れた発光および光検出（「二重機能」）特性を実証します。これは、ペロブスカイト発光電気化学セルの設計にシリコン基板を利用しているため可能です。シリコン材料は、CMOS 技術（相補型金属酸化物半導体技術）の足がかりの XNUMX つであり、すべての半導体チップやディスプレイなどの製造に使用される技術です。ペロブスカイト材料のようなこのような新興材料とシリコンの統合により、研究開発コミュニティは XNUMX つを実現します。産業用ペロブスカイト発光電気化学電池の実現に一歩近づきました。

最後になりましたが、報告されたデバイス設計のより広範な文脈での利点は、単層カーボンナノチューブをベースとした ITO 不使用の透明電極です。 ITO (酸化インジウムスズ) は、ペロブスカイト太陽光発電やオプトエレクトロニクスで広く使用されている透明な導電性材料です。インジウムは枯渇する元素であるため、地球上に豊富に存在する元素をベースにした他の材料で ITO を置き換えることは、業界におけるインジウム欠乏症の蔓延に役立つでしょう。

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現在進行中のプロジェクトは、サンクトペテルブルク (ロシア) にあるアルフェロフ大学と ITMO 大学の間の活発な共同研究の成果です。アルフェロフ大学のイヴァン・ムーヒン教授（再生可能エネルギー源研究所）の研究グループの目的は、革新的なデバイス設計（柔軟で伸縮性のあるエレクトロニクス）により、従来の半導体（SiおよびIII-V族半導体）エレクトロニクスおよびオプトエレクトロニクスの視野を広げることです。材料の合成や製造（半導体ナノワイヤーなどの低次元構造を活用）に独創的なアイデアを取り入れています。 ITMO 大学の Sergey Makarov 教授 (ハイブリッドナノフォトニクスおよびオプトエレクトロニクス研究室) の研究グループは、ハロゲン化物ペロブスカイトフォトニクスおよび非線形光学の分野の基礎研究に焦点を当てているだけでなく、太陽光発電およびオプトエレクトロニクスの開発にも多大な努力を払っています。ペロブスカイトデバイス、その安定性の向上、およびその産業統合。

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Opto-Electronic Advances (OEA) は、インパクトファクター 8.933 (IF2021 のジャーナル引用レポート) を持つ、影響力の高いオープンアクセスの査読付き月刊 SCI ジャーナルです。 2018 年 36 月の発足以来、OEA は SCI、EI、DOAJ、Scopus、CA、ICI のデータベースにインデックスを作成し、編集委員会を 17 の国と地域からの 49 人のメンバーに拡大しました (平均 h-index XNUMX)。

このジャーナルは、中国科学院光電子研究所によって発行されており、研究者、学者、専門家、実践者、学生に、以下の内容をカバーする高品質の実証的および理論的研究論文の形で知識を伝え、共有するためのプラットフォームを提供することを目的としています。光学、フォトニクス、オプトエレクトロニクスのトピック。

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