IMEC fabrique des DEL en pérovskite 1000 fois plus lumineuses que les OLED

Technologies | 21 janvier 2024

Par Peter Clarke, A Delapalisse

PeLED IMEC Optoélectronique

L’institut de recherche en nanoélectronique IMEC en Belgique a présenté une pile de DEL en pérovskite à halogénures métalliques qui est 1 000 fois plus lumineuse que les OLED et qui pourrait servir de matériau pour les lasers.

Les LED organiques sont plus faciles à fabriquer et à assembler sous forme d’écrans que les LED III-V, mais elles présentent l’inconvénient d’être environ 300 fois moins lumineuses. L’IMEC (Louvain, Belgique) a publié un article sur un matériau pérovskite capable de transcender cette limitation et de générer un gain sous la forme d’une émission spontanée amplifiée.

Les matériaux à structure pérovskite sont ceux dont la structure cristalline est similaire à celle de CaTiO3. Ils présentent également d’excellentes propriétés optoélectriques, un transport de charge efficace – ce qui signifie qu’ils peuvent supporter des courants élevés – et un traitement peu coûteux.

Ils ont déjà fait leurs preuves dans les applications photovoltaïques. Si elles peuvent être empilées pour former des diodes laser d’une luminosité comparable ou supérieure à celle des diodes laser III-V conventionnelles, cela promet des applications dans les domaines de la projection d’images, de la détection environnementale et du diagnostic médical.

Ultra-Lux

Dans le cadre du projet Ultra-Lux, l’IMEC a présenté un matériau LED transparent en pérovskite (PeLED), qui a fait l’objet d’un article dans Nature Photonics . Les chercheurs ont utilisé des impulsions optiques de 2,3ns à 77K et ont obtenu une émission spontanée amplifiée. Avec des impulsions sub-microsecondes plus longues, les chercheurs ont obtenu des densités de courant de 3 kA par centimètre carré et des valeurs d’irradiation de 40 W par centimètre carré.

Le directeur de recherche du projet est le professeur Paul Heremans, membre de l’IMEC. Il a déclaré : « Dans le projet Ultra-Lux, l’IMEC a montré pour la première fois une architecture PeLED avec de faibles pertes optiques et a pompé ces PeLED à des densités de courant qui soutiennent l’émission stimulée de lumière. Il a ajouté : « Cette nouvelle architecture de couches de transport, d’électrodes transparentes et de pérovskite comme matériau actif semi-conducteur, peut fonctionner à des densités de courant électrique des dizaines de milliers de fois supérieures à celles des OLED conventionnelles ».

Robert Gehlhaar, chef de projet à l’IMEC, a déclaré que l’IMEC avait démontré que l’injection électrique contribuait à hauteur de 13 % à la quantité totale d’émission stimulée et que la structure approchait donc le seuil d’un laser à injection à couche mince.