Recientemente, el Centro de Investigación e Innovación imec de Bélgica reveló en su informe de resultados de investigación el desarrollo exitoso de una nueva arquitectura de apilamiento de diodos emisores de luz de perovskita (PeLED, LED de perovskita). Sorprendentemente, el brillo del PeLED con esta arquitectura es hasta 1000 veces superior al del diodo orgánico emisor de luz (OLED) más avanzado actual. Como logro importante del proyecto ULTRA-LUX, financiado por la UE, como declaró el equipo de imec en la revista "Optics.org", este avance puede considerarse un hito clave en el desarrollo de láseres de inyección de perovskita, y se espera que, en el futuro, genere aplicaciones muy atractivas en diversos campos, como la visualización, la proyección de imágenes, la detección ambiental y el diagnóstico médico.
En la actualidad, el rango de aplicación de los diodos emisores de luz (OLED) es extremadamente amplio, desde televisores y pantallas de computadora comunes hasta semáforos, iluminación de aviación, etc., lo que ha impulsado enormemente la transformación de la tecnología moderna de iluminación y detección. Como una de las tecnologías de visualización más populares, los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) se utilizan ampliamente en la fabricación de pantallas digitales para televisores, monitores de computadora, teléfonos inteligentes y consolas de juegos portátiles. Su principio consiste en utilizar polímeros orgánicos de película delgada como dispositivos semiconductores. Sin embargo, debido a condiciones objetivas como los materiales luminiscentes, existe un límite superior para el brillo máximo de los OLED. Imagine que, cuando estamos expuestos al sol, a menudo es muy difícil ver el contenido en la pantalla OLED de un teléfono inteligente.
En este contexto, los materiales luminiscentes de perovskita presentan ventajas únicas. La perovskita es un tipo de óxido de perovskita con una estructura cristalina cúbica. Sus propiedades físicas especiales hacen que su potencial de aplicación no se limite al campo de las células solares (actualmente su principal aplicación). En la última década, gracias a sus excelentes propiedades optoelectrónicas, su bajo coste de procesamiento y su eficiente capacidad de transferencia de carga, la perovskita ha ido ganando terreno en el campo de las aplicaciones de diodos emisores de luz y se ha convertido en un material candidato popular que ha atraído gran atención.
Aunque los diodos emisores de luz de perovskita (PeLED) han atraído mucha atención, aún enfrentan desafíos. Como señalan noticias relacionadas, si bien las perovskitas pueden soportar altas densidades de corriente, aún no han logrado un funcionamiento láser que emita luz coherente de alta intensidad. El profesor Paul Herremans, investigador principal de imec y autor correspondiente del artículo de investigación publicado en Nature Photonics, declaró: «En el proyecto ULTRA-LUX, imec introdujo por primera vez una arquitectura de diodos emisores de luz de perovskita (PeLED) con bajas pérdidas ópticas y logró que estos PeLED alcanzaran una densidad de corriente que permite la emisión estimulada de luz». El profesor Herremans añadió: «Esta nueva arquitectura consta de una capa de transporte, un electrodo transparente y perovskita como material semiconductor activo, y puede operar a una densidad de corriente de 3 kiloamperios por centímetro cuadrado, decenas de miles de veces superior a la de los OLED tradicionales».
¿Qué avances ha logrado esta nueva arquitectura? Con esta arquitectura, hemos mejorado eléctricamente la emisión espontánea amplificada, además del bombeo óptico convencional. Hemos verificado experimentalmente que la contribución de la inyección eléctrica a la emisión estimulada total alcanza el 13 %, lo que nos acerca mucho al umbral para lograr láseres de inyección de película delgada. Este hito abre nuevas perspectivas para el desarrollo de diodos láser de película delgada de alta potencia y sienta las bases para nuevas aplicaciones de láseres de perovskita de película delgada, explica Robert Gerhar, director de proyectos en imec y autor correspondiente del estudio.
