Opto-elektronica krijgt nieuwe impuls door chirale perovskieten en III-V-halfgeleiders

AmsterdamWetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse ministerie van Energie hebben een belangrijke ontdekking gedaan in de opto-elektronica. Een team onder leiding van Matthew Beard heeft chirale perovskieten gecombineerd met III-V halfgeleiders om een LED te creëren die elektronspin bij kamertemperatuur kan beheersen. Dit kan leiden tot nieuwe doorbraken in apparaten zoals LED's, zonnecellen en telecommunicatielasers.

Belangrijke successen omvatten:

• Het combineren van een perovskietlaag met een III-V halfgeleider.
• Het creëren van LED's die spin-gecontroleerde fotonen bij kamertemperatuur uitstralen.
• Het elimineren van de noodzaak voor magnetische velden of ferromagnetische contacten.
• Het verhogen van de graad van polarisatie in het uitgezonden licht.

Het team had eerder gewerkt aan het veranderen van de elektronspin met behulp van gelaagde materialen. Dit stelde hen in staat om elektronen te sorteren op basis van hun spindrichting. Nu hebben ze hun onderzoek gevorderd door deze materialen te gebruiken in commerciële LED's. Door III-V-halfgeleiders toe te voegen, hebben ze de polarisatie verhoogd van 2,6% naar 15%.

Dit onderzoek werd gefinancierd door het Center for Hybrid Organic Inorganic Semiconductors for Energy (CHOISE), ondersteund door het Amerikaanse Ministerie van Energie. Wetenschappers van de Colorado School of Mines, de Universiteit van Utah, de Universiteit van Colorado Boulder en de Université de Lorraine in Frankrijk leverden hun expertise aan deze studie.

Lees ook:

Vandaag · 22:07

Geheime talen en culturen van het Elizabethaans Londen ontdekt

Er is een mogelijkheid om datasnelheden te verhogen en het energieverbruik te verlagen. Traditionele technologie richt zich vooral op het beheersen van de lading van elektronen en kijkt vaak over hun spin heen. Maar de spin van elektronen kan ook worden beïnvloed en benut. Dit zou kunnen leiden tot nieuwe effecten en functies in opto-elektronische apparaten.

Chiraliteit is een cruciaal kenmerk van het nieuwe materiaal. Chiral structuren kunnen hun spiegelbeeld niet exact evenaren. Zo kan een "linkshandig" chiraal systeem bijvoorbeeld alleen elektronen met een "opwaartse" spin doorlaten en "neerwaartse" spin elektronen blokkeren, of vice versa. Deze eigenschap stelt het materiaal in staat om elektronenspin om te zetten in gepolariseerd licht, wat de efficiëntie en functionaliteit ervan verbetert.

Recente ontwikkelingen geven ons hoop op snellere en efficiëntere opto-elektronische apparaten met nieuwe mogelijkheden, dankzij een beter begrip en controle van electronspin. Het combineren van chirale perovskieten met III-V halfgeleiders kan veel technologische gebieden revolutioneren.