Nuova scoperta: controllo dello spin negli optoelettronici con perovskite chirali e semiconduttori III-V

RomeGli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno compiuto un notevole passo avanti nell'optoelettronica. Combinando un semiconduttore del tipo III-V con un materiale speciale chiamato perovskite alogenata chirale, sono riusciti a trasformare un normale LED in un dispositivo capace di controllare lo spin degli elettroni senza l'uso di campi magnetici.

Ecco i risultati ottenuti dal team:

• Realizzato un LED polarizzato utilizzando uno strato di perovskite.
• Integrato un semiconduttore III-V con perovskite chirale.
• Raggiunto il controllo dello spin a temperatura ambiente.

Questa nuova tecnologia potrebbe rivoluzionare l'optoelettronica, influenzando dispositivi come LED, celle solari e laser per telecomunicazioni.

La ricerca finanziata da CHOISE ha coinvolto esperti del NREL, del Colorado School of Mines, dell'Università dello Utah, dell'Università del Colorado Boulder e della Université de Lorraine in Francia.

CHOISE studia la trasformazione reciproca tra carica, spin e luce utilizzando sostanze chimiche. Si concentra principalmente sul controllo dello spin degli elettroni, che può essere orientato "su" o "giù".

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La maggior parte dei dispositivi moderni converte la carica in luce e viceversa. L'aggiunta del controllo dello spin può generare nuovi effetti e applicazioni. Beard ha affermato che spesso le persone trascurano lo spin degli elettroni. Tuttavia, è un fattore importante che può essere regolato.

Nel 2021, alcuni ricercatori hanno utilizzato due tipi di strati di perovskite per gestire lo spin. Hanno creato un filtro per bloccare gli elettroni con lo spin sbagliato. Ritenevano che l'uso dei due semiconduttori potesse migliorare l'optoelettronica. Le scoperte recenti confermano che avevano ragione.

Unendo i perovskiti con semiconduttori III-V, non è necessario mantenere temperature molto fredde. Questo migliora l'elaborazione dei dati e riduce il consumo energetico. L'aggiunta del semiconduttore III-V ha aumentato la polarizzazione fino al 15%, migliorando l'accumulo di spin nel LED.

Matthew Hautzinger, l'autore principale, è entusiasta di integrare la funzionalità spin in un LED standard. Ha riferito che il tipo di LED utilizzato costa circa 14 centesimi. L'aggiunta del perovskite chirale trasforma il dispositivo rendendolo capace di controllare lo spin.