Кристаллы гибридного йодида меди излучают глубокий синий свет.
Электрическое освещение произвело революцию в жизни общества в конце XIX века, но с тех пор мы прошли долгий путь от старых ламп накаливания.
Сегодня основные системы освещения, от экрана, на котором вы читаете этот текст, до фар вашего автомобиля, основаны на светодиодах (LED). В них используются полупроводники для преобразования электричества в свет более эффективным и долговечным способом.
Синие светодиоды используются для создания белого света и необходимы для общего освещения. Учёные разработали новый способ производства безопасного, стабильного и сверхъяркого материала для изготовления высокоэффективных синих светодиодов.
«Синие светодиоды глубокого свечения лежат в основе современных энергоэффективных технологий освещения», — говорит Цзин Ли, профессор химии и химической биологии, возглавлявший исследование в Университете Рутгерса (США).
«Однако существующие варианты часто имеют проблемы со стабильностью, масштабируемостью, стоимостью, эффективностью или экологичностью из-за использования токсичных компонентов».
«Мы хотели создать новый вид материалов, излучающих очень яркий глубокий синий свет, и использовать их для изготовления светодиодов по более низкой цене, чем у нынешних синих светодиодов».
«Этот новый йодид меди предлагает убедительное решение благодаря своей нетоксичности, надёжности и высокой производительности».
Команда разработала новую технологию производства, называемую «двойная интерфейсная пассивация водородной связи», для получения материала. Процесс описан в статье в журнале Nature.
В полупроводниковом материале светодиода электроны рекомбинируют с «дырками» (места, где нет электрона), высвобождая энергию в виде фотонов.
«Наш метод обработки минимизирует дефекты, которые могут препятствовать движению электрических зарядов на границе раздела этих гибридных материалов», — говорит первый автор Кун Чжу, бывший аспирант и научный сотрудник Университета Рутгерса. «Этот подход может стать универсальной стратегией для создания высокоэффективных светодиодов».
Исследователи обнаружили, что их новый материал имеет «квантовый выход фотолюминесценции» около 99,6%. Это означает, что он преобразует почти всю полученную фотоэнергию в синий свет.
Синие светодиоды, изготовленные с использованием этого материала, достигли «максимальной внешней квантовой эффективности» — соотношения между количеством испускаемых фотонов и количеством инжектированных электронов — в 12,6%, что является одним из самых высоких показателей, достигнутых на сегодняшний день для светодиодов глубокого синего цвета, изготовленных по растворной технологии.
Исследователи также отмечают, что синие светодиоды глубокого свечения имеют «превосходную эксплуатационную стабильность» в нормальных условиях. Их можно включать на 204 часа, прежде чем они станут вдвое менее яркими.
«В целом, этот тип нового материала прокладывает путь к созданию более качественных, ярких и долговечных светодиодов», — говорит Ли.