Ny studie: optoelektronikens spinngenomslag förbättras med hjälp av kirala perovskiter och III-V halvledare

StockholmForskare vid U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) har gjort betydande framsteg inom optoelektronik. De använde en kombination av en typ av halvledare känd som III-V med ett speciellt material som kallas kirala halidperovskiter. Denna nya kombination omvandlade en vanlig LED till en enhet som kan kontrollera elektronspinn utan att använda magnetfält.

Detta är vad teamet lyckades åstadkomma:

• Utvecklade en polariserad LED med hjälp av ett perovskitelager.
• Införde en III-V halvledare tillsammans med kiralt perovskit.
• Uppnådde spin-kontroll vid rumstemperatur.

Denna nya teknik kan revolutionera optoelektronik och påverka enheter som lysdioder, solceller och telekommunikationslasrar.

CHOISE finansierade forskningen, där experter från NREL, Colorado School of Mines, University of Utah, University of Colorado Boulder och Université de Lorraine i Frankrike deltog.

CHOISE undersöker hur laddning, spinn och ljus förvandlas till varandra med hjälp av kemikalier. Fokus ligger främst på att kontrollera elektronernas spinn, som kan vara antingen "upp" eller "ner".

Läs också:

Idag · 07:58

Taligenkänning anpassar sig till Parkinson-tal med lärande

De flesta moderna enheter omvandlar laddning till ljus och tillbaka igen. Genom att lägga till spinkontroll kan man skapa nya effekter och användningsområden. Beard nämnde att folk ofta förbiser elektronspin. Men det är en viktig faktor som kan kontrolleras.

År 2021 använde forskare två olika typer av perovskitlager för att hantera spinn. De konstruerade ett filter för att blockera elektroner med felaktigt spinn. De trodde att genom att använda de två halvledarna skulle de kunna förbättra optoelektroniken. Nya framsteg bekräftar att de hade rätt.

Genom att kombinera perovskiter med III-V halvledare behövs inga väldigt kalla temperaturer, vilket förbättrar databehandling och minskar strömförbrukningen. Tillägget av III-V halvledaren ökade polariseringen till cirka 15 %, vilket förbättrar spinackumuleringen i lysdioden.

Matthew Hautzinger, huvudförfattaren, är entusiastisk över att lägga till spin-funktionalitet i en vanlig LED. Han nämnde att typen av LED de använde kostar cirka 14 cent. Genom att tillsätta chirala perovskiter omvandlas den till en enhet som kan kontrollera spin.