Optoelectrónica: innovación con perovskitas quirales y semiconductores III-V mejora LEDs y más

MadridCientíficos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU. (NREL) han realizado un importante hallazgo en optoelectrónica. Un equipo liderado por Matthew Beard ha combinado perovskitas quirales con semiconductores III-V para crear un LED que puede gestionar el espín electrónico a temperatura ambiente. Esto podría conducir a nuevos avances en dispositivos como LEDs, células solares y láseres de telecomunicaciones.

Entre los logros destacados se encuentran:

• Integrar una capa de perovskita con un semiconductor III-V.
• Desarrollar LEDs que emitan fotones con control de espín a temperatura ambiente.
• Eliminar la necesidad de campos magnéticos o contactos ferromagnéticos.
• Incrementar el grado de polarización en la luz emitida.

El equipo había trabajado anteriormente en la modificación del giro de los electrones utilizando materiales en capas, lo que les permitió clasificar los electrones según su dirección de giro. Ahora, han avanzado en su investigación empleando estos materiales en LEDs comerciales. Al añadir semiconductores de tipo III-V, han logrado aumentar la polarización del 2,6% al 15%.

Este trabajo fue financiado por el Centro para Semiconductores Híbridos Orgánicos Inorgánicos para Energía (CHOISE), con el apoyo del Departamento de Energía. Expertos de la Escuela de Minas de Colorado, la Universidad de Utah, la Universidad de Colorado Boulder y la Université de Lorraine en Francia aportaron su conocimiento a este estudio.

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Existe la posibilidad de aumentar la velocidad del procesamiento de datos y reducir el consumo de energía. La tecnología tradicional se centra principalmente en controlar la carga de los electrones, a menudo pasando por alto su espín. Pero el espín de los electrones también puede ser controlado y utilizado. Esto podría llevar a nuevos efectos y características en los dispositivos optoelectrónicos.

La quiralidad es una característica clave del nuevo material. Las estructuras quirales no pueden coincidir exactamente con sus imágenes especulares. Por ejemplo, un sistema quiral "zurdo" podría permitir solo el paso de electrones con espín "arriba" y bloquear los electrones con espín "abajo", o viceversa. Esta propiedad permite que el material convierta el espín de los electrones en luz polarizada, mejorando así su eficiencia y funcionalidad.

Recientes avances indican que pronto podríamos disponer de dispositivos optoelectrónicos más rápidos, eficientes y con nuevas capacidades, gracias a un mejor control y comprensión del spin del electrón. La combinación de perovskitas quirales con semiconductores III-V podría revolucionar muchas áreas de la tecnología.