Nuevo avance en optoelectrónica: control de espín con perovskitas quirales y semiconductores III-V

MadridCientíficos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. han logrado avances significativos en optoelectrónica. Utilizaron una combinación de un tipo de semiconductor conocido como III-V con un material especial llamado perovskita haluro quiral. Esta nueva combinación transformó un LED convencional en un dispositivo capaz de controlar el espín de los electrones sin utilizar campos magnéticos.

Estos son los logros del equipo:

• Desarrollé un LED polarizado utilizando una capa de perovskita.
• Integré un semiconductor III-V y perovskita quiral.
• Logré control del espín a temperatura ambiente.

Esta innovadora tecnología podría revolucionar la optoelectrónica, afectando dispositivos como LEDs, celdas solares y láseres de telecomunicaciones.

La investigación, financiada por CHOISE, contó con la colaboración de expertos del NREL, Colorado School of Mines, Universidad de Utah, Universidad de Colorado Boulder y la Université de Lorraine en Francia.

CHOISE investiga cómo la carga, el espín y la luz se transforman entre sí a través de sustancias químicas. Su enfoque principal es controlar el espín de los electrones, que pueden ser "arriba" o "abajo".

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La mayoría de los dispositivos modernos transforman la carga eléctrica en luz y viceversa. Incluir el control del spin puede generar nuevos efectos y aplicaciones. Beard mencionó que a menudo se pasa por alto el spin del electrón, pero es un factor importante que se puede manejar.

En 2021, investigadores emplearon dos tipos de capas de perovskita para gestionar el espín. Crearon un filtro que bloqueaba los electrones con el espín incorrecto. Pensaban que el uso de estos dos semiconductores podría mejorar la optoelectrónica. Los avances recientes confirman que tenían razón.

Combinar perovskitas con semiconductores III-V elimina la necesidad de temperaturas muy bajas, lo que mejora el procesamiento de datos y reduce el consumo energético. La adición del semiconductor III-V aumentó la polarización alrededor del 15%, mejorando la acumulación de giro en el LED.

Matthew Hautzinger, el autor principal, está entusiasmado por agregar funcionalidad de espín a un LED convencional. Mencionó que el tipo de LED que usaron cuesta alrededor de 14 centavos. Al incorporar el perovskita quiral, lo transforman en un dispositivo capaz de controlar el espín.