Nanotecnologia agora - Comunicado à imprensa: Célula eletroquímica de perovskita com novo design para emissão e detecção de luz

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Célula eletroquímica integrada com silício de perovskita de dupla função CRÉDITO
OEA

Abstrato:
Uma nova publicação da Opto-Electronic Advances, 10.29026/oea.2023.220154 discute um novo design de célula eletroquímica de perovskita para emissão e detecção de luz.

Célula eletroquímica de perovskita com design inovador para emissão e detecção de luz

Sichuan, China | Postado em 12 de maio de 2023

Embora os dispositivos emissores de luz de perovskita haleto exibam propriedades excepcionais, como alta eficiência, alta pureza de cor e ampla gama de cores, sua integração industrial geralmente sofre com a complexidade tecnológica da estrutura multicamadas dos dispositivos, juntamente com a baixa estabilidade do aquecimento induzido em operação. As células eletroquímicas emissoras de luz de perovskita haleto são um novo tipo de dispositivo optoeletrônico de perovskita que difere dos diodos emissores de luz de perovskita por uma arquitetura simples de monocamada. A célula eletroquímica emissora de luz de perovskita relatada no artigo consiste em um substrato de silício, camada de perovskita composta única multifuncional (uma mistura de microcristais de perovskita haleto, matriz de suporte de polímero e íons móveis adicionados) e contato superior de filme de nanotubo de carbono de parede única transparente . Devido à boa condutividade térmica do silício, o dispositivo suporta um aquecimento térmico 40% menor durante a operação em comparação com o substrato convencional de ITO/vidro. Além disso, quando uma polarização positiva é aplicada ao dispositivo, ele produz uma luminância de mais de 7000 cd/m2 a 523 nm (cor verde). Quando uma polarização negativa é aplicada ao dispositivo, ele opera como um fotodetector com sensibilidade de até 0.75 A/W (para comprimento de onda nas regiões azul ou UV), detectividade específica de 8.56∙1011 Jones e faixa dinâmica linear de 48 dB. O potencial tecnológico de tal dispositivo é comprovado pela demonstração de um display indicador de 24 pixels, bem como pela miniaturização bem-sucedida do dispositivo pela criação de imagens eletroluminescentes com os menores recursos inferiores a 50 μm.

As células eletroquímicas emissoras de luz de perovskita são uma alternativa viável ao material convencional de perovskita para pesquisa de diodos emissores de luz. As células eletroquímicas emissoras de luz de perovskita não apenas implicam em uma arquitetura e design muito mais simples, com uma única camada funcional substituindo múltiplas camadas ativas, de separação de carga e de transporte de diodos emissores de luz de perovskita, mas também as células eletroquímicas emissoras de luz de perovskita podem possuir todos propriedades extraordinárias dos LEDs, como alta eficiência, alta pureza de cores e ampla gama de cores. A razão pela qual as células eletroquímicas emissoras de luz de perovskita são capazes de fazer isso é completamente diferente do princípio de operação dos LEDs: quando a polarização elétrica é aplicada ao dispositivo, os íons positivos e negativos móveis dentro da camada de perovskita migram em direção aos eletrodos correspondentes formando dinamicamente um estrutura de pino dentro da camada de perovskita, que permite uma recombinação elétron-buraco eficaz com emissão de fótons! A investigação abrangente sobre vários apoios à tecnologia LED convencional é uma fonte valiosa para diversificar o conjunto de oportunidades industriais.

O dispositivo relatado demonstra características excepcionais de emissão e detecção de luz (“funcionalidade dupla”), juntamente com uma maior durabilidade de aquecimento em operação. Isto é possível devido à utilização de substrato de silício no projeto de células eletroquímicas emissoras de luz de perovskita. O material de silício é um dos trampolins da tecnologia CMOS – tecnologia complementar de semicondutores de óxido metálico – tecnologia usada na fabricação de todos os chips semicondutores, displays, etc. um passo mais perto de obter uma célula eletroquímica emissora de luz de perovskita industrial.

Por último, mas não menos importante, o benefício de contexto mais amplo do design do dispositivo relatado – é o seu eletrodo transparente livre de ITO baseado em nanotubos de carbono de parede única. ITO – Óxido de Índio-Estanho – é um material condutor transparente amplamente utilizado em perovskita fotovoltaica e optoeletrônica. O índio é um elemento esgotante e, portanto, a substituição do ITO por outros materiais baseados em elementos abundantes na terra ajudaria a prevalecer a deficiência de índio na indústria.

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O projeto em questão resulta de uma colaboração florescente entre a Universidade Alferov e a Universidade ITMO, ambas localizadas em São Petersburgo (Rússia). O objetivo do grupo de pesquisa do Prof. Ivan Mukhin (Laboratório de Fontes de Energia Renováveis) da Universidade Alferov é ampliar os horizontes dos semicondutores convencionais (semicondutores do grupo Si e III-V), eletrônica e optoeletrônica com designs de dispositivos inovadores (eletrônica flexível e extensível) e com ideias originais em síntese e fabricação de materiais (aproveitando estruturas de baixa dimensão, como nanofios semicondutores). Sergey Makarov (Laboratório de Nanofotônica Híbrida e Optoeletrônica) da Universidade ITMO não se concentra apenas em pesquisas fundamentais no campo da fotônica da perovskita haleto e da óptica não linear, mas também coloca um enorme esforço no desenvolvimento de tecnologias fotovoltaicas e optoeletrônicas. dispositivos de perovskita, melhoria da sua estabilidade e da sua integração industrial.

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Sobre Compuscript
Opto-Electronic Advances (OEA) é um periódico SCI mensal de alto impacto, acesso aberto e revisado por pares com um fator de impacto de 8.933 (Journal Citation Reports for IF2021). Desde o seu lançamento em março de 2018, a OEA foi indexada nas bases de dados SCI, EI, DOAJ, Scopus, CA e ICI ao longo do tempo e expandiu o seu Conselho Editorial para 36 membros de 17 países e regiões (índice h médio de 49).

A revista é publicada pelo Instituto de Óptica e Eletrônica da Academia Chinesa de Ciências, com o objetivo de fornecer uma plataforma para pesquisadores, acadêmicos, profissionais, praticantes e estudantes transmitirem e compartilharem conhecimento na forma de artigos de pesquisa empírica e teórica de alta qualidade cobrindo os temas de óptica, fotônica e optoeletrônica.

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Fonte: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=57337

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