Imec développe un nouveau type de LED à base de pérovskite

Imec, le centre de recherche et d’innovation basé en Belgique, a mis au point un nouveau type de pile LED à base de pérovskite qui, selon lui, émet une lumière mille fois plus brillante que les OLEDs de pointe. Ce développement ouvrirait le chemin à des applications passionnantes dans la projection d’images, la détection environnementale, le diagnostic médical et bien au-delà.

Les LEDs ont transformé la technologie moderne d’éclairage et de détection. Des applications domestiques à l’industrie, les LEDs sont désormais utilisées pour toutes les applications d’éclairage, de l’éclairage intérieur aux écrans de télévision en passant par la biomédecine.

Les OLEDs organiques largement utilisées aujourd’hui, par exemple dans les écrans de smartphones, utilisent des matériaux semi-conducteurs à base de films minces organiques.

Leur luminosité maximale reste toutefois limitée – par exemple, lorsqu’on essaie de lire un écran de smartphone sous des conditions très ensoleillées.

L’entrée des pérovskites

Les pérovskites – une classe de matériaux avec une structure cristalline spécifique – prouvent leur valeur au-delà des cellules solaires. Avec d’excellentes propriétés opto-électriques, une transformation à faible coût et un transport de charge efficace, ces matériaux sont apparus au cours des dix dernières années comme des candidats intéressants pour les applications d’émission de lumière, comme les LEDs.

Bien que les pérovskites puissent résister à des densités de courant significativement élevées, l’opération laser avec l’émission de lumière cohérente de haute intensité n’a pas encore été atteinte.

Le projet ULTRA-LUX

« Dans le projet ULTRA-LUX, imec a montré pour la première fois une architecture PeLED avec de faibles pertes optiques et a alimenté ces PeLEDs à des densités de courant qui soutiennent l’émission stimulée de lumière », a indiqué le Prof. Paul Heremans, un chercheur principal d’imec.

« Cette nouvelle architecture de couches de transport, d’électrodes transparentes et de pérovskite en tant que matériau semi-conducteur actif, peut fonctionner à des densités de courant électrique des dizaines de milliers de fois plus élevées (3 kA cm-2) que les OLEDs conventionnels peuvent. »

« Avec cette architecture, imec a amélioré l’émission spontanée amplifiée, avec une assistance électrique de la pompe optique conventionnelle. En faisant cela, imec a démontré que l’injection électrique contribue à 13% à la quantité totale d’émission stimulée et approche ainsi le seuil pour atteindre un laser à injection en film mince », a ajouté Robert Gehlhaar, chef de projet chez imec.

En synthèse

Atteindre ce jalon important vers les diodes laser à film mince de haute puissance ouvre la voie à de nouvelles applications passionnantes des lasers à pérovskite à film mince.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la pérovskite ?

La pérovskite est une classe de matériaux avec une structure cristalline spécifique qui a montré d’excellentes propriétés opto-électriques et une transformation à faible coût.

Qu’est-ce que le projet ULTRA-LUX ?

Le projet ULTRA-LUX est une initiative d’imec qui a développé une nouvelle architecture de LED à base de pérovskite avec de faibles pertes optiques.

Quels sont les avantages des LEDs à base de pérovskite ?

Les LEDs à base de pérovskite peuvent fonctionner à des densités de courant électrique beaucoup plus élevées que les OLEDs conventionnels, ce qui pourrait conduire à des applications d’émission de lumière plus brillantes.

Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?

Les applications potentielles de cette technologie incluent la projection d’images, la détection environnementale, le diagnostic médical et bien plus encore.

Quand le projet ULTRA-LUX sera-t-il terminé ?

Le projet ULTRA-LUX est financé par le Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne et se poursuivra jusqu’au 30 septembre 2024.

Références

Légende illustration principale : Power up : diodes électroluminescentes transparentes en pérovskite sur substrat de saphir avec une zone d’émission réduite pour l’injection de densités de courant ultra-élevées. Image : Imec. Jade Liu.

Electrically Assisted Amplified Spontaneous Emission in Perovskite Light Emitting Diodes. Nature Photonics. s41566-023-01341-7