Группе исследователей из Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) и Humboldt-Universität zu Berlin впервые удалось создать светодиоды (светодиоды) из гибридного перовскитного полупроводникового материала с помощью струйной печати. Это открывает двери для широкого применения этих материалов в производстве многих различных видов электронных компонентов. Ученые достигли прорыва с помощью уловки:" прививка" (или засевая) поверхность специфическими кристаллами.
В микроэлектронике используются различные функциональные материалы, свойства которых делают их подходящими для конкретных приложений. Например, транзисторы и устройства хранения данных сделаны из кремния, и большинство фотоэлектрических элементов, используемых для выработки электричества из солнечного света, в настоящее время также изготавливаются из этого полупроводникового материала. Напротив, сложные полупроводники, такие как нитрид галлия, используются для генерации света в оптоэлектронных элементах, таких как светодиоды (светодиоды). Производственные процессы также различаются для разных классов материалов.
Преодолевая лабиринт материалов и методов
Гибридные перовскитные материалы обещают упрощение - за счет объединения органических и неорганических компонентов полупроводникового кристалла в определенную структуру." Их можно использовать для производства всех видов микроэлектронных компонентов, изменяя их состав" - говорит профессор Эмиль Лист-Кратохвиль, глава Объединенной исследовательской группы в HZB и Humboldt-Universität.
Более того, обработка кристаллов перовскита сравнительно проста." Их можно производить из жидкого раствора, поэтому вы можете создавать желаемый компонент по одному слою непосредственно на подложке" ;, - объясняет физик.
Первые солнечные элементы от струйного принтера, теперь и светодиоды
Ученые HZB в последние годы уже показали, что солнечные элементы можно напечатать из раствора полупроводниковых соединений, и сегодня они являются мировыми лидерами в этой технологии. Теперь совместной команде HZB и HU Berlin впервые удалось создать функциональные светодиоды подобным образом. Для этой цели исследовательская группа использовала перовскит галогенида металла. Это материал, который обещает особенно высокую эффективность генерации света, но, с другой стороны, его трудно обрабатывать.
GG "До сих пор было невозможно производить такие типы полупроводниковых слоев с достаточным качеством из жидкого раствора GG", - говорит Лист-Краточвил. Например, светодиоды можно напечатать только из органических полупроводников, но они обеспечивают лишь умеренную яркость." Задача заключалась в том, чтобы заставить солеподобный предшественник, который мы напечатали на подложке, быстро и равномерно кристаллизоваться, используя какой-то аттрактант или катализатор" - объясняет ученый. Для этой цели команда выбрала затравочный кристалл: кристалл соли, который прикрепляется к подложке и запускает формирование сетки для последующих слоев перовскита.
Значительно лучшие оптические и электронные характеристики
Таким образом, исследователи создали печатные светодиоды, которые обладают гораздо более высокой яркостью и значительно лучшими электрическими свойствами, чем можно было ранее достичь с помощью процессов аддитивного производства. Но для Листа-Краточвиля этот успех - лишь промежуточный шаг на пути к будущей микро- и оптоэлектронике, которая, по его мнению, будет основана исключительно на гибридных перовскитных полупроводниках." Преимущества, предлагаемые единым универсально применимым классом материалов и единым экономичным и простым процессом производства любого вида компонентов, поразительны" - говорит ученый. Поэтому он планирует в конечном итоге производить все важные электронные компоненты таким образом в лабораториях HZB и HU Berlin.
