Светоизлучающие диоды стали неотъемлемой частью современных технологий. Они применяются в уличном в бытовом освещении, в светофорах, рекламных вывесках и, конечно, в подсветке всевозможных дисплеев. Помимо многочисленных преимуществ есть у них и недостаток — трудоемкий и дорогостоящий процесс производства. Повозившись с материалами, входящими в состав перовскитовых светодиодов, более дешевых и простых в изготовлении, чем обычные, ученые из Стэнфорда значительно повысили их яркость, энергетическую эффективность и срок службы. Дальнейшие изыскания позволили еще больше поднять первые два показателя за счет резкого сокращения последнего.
Светодиоды преобразуют электрическую энергию в свет, пропуская ток через полупроводник — слои кристаллического материала, который излучает свет под действием электрического поля. Однако производство полупроводников — довольно сложный процесс по сравнению с менее эффективными лампами накаливания или дневного света.
Перовскитовые светодиоды, в отличие от обычных, не требуют дорогостоящих подложек — эти кристаллы можно выращивать на стекле, а производство светоизлучающего слоя проще. Их можно с успехом использовать в искусственной среде обитания, а также для улучшения чистоты цвета дисплеев. Однако прослужат они не долго — всего несколько часов. Кроме того, по энергоэффективности они часто не совпадают со стандартными светодиодами, что негативно отражается на общей эффективности устройства.
Новый метод производства перовскитовых светодиодов был предложен американскими химиками, пишет Stanford News. Они заменили 30 % олова в перовските на атомы марганца. Это помогло восполнить естественные дефекты перовскита и повысить яркость светодиодов больше чем в два раза, эффективность — в три раза и увеличить срок службы с почти одной минуты до 37 минут.
Однако на этом ученые не остановились: они добавили к перовскиту оксид фосфина, так называемый TFPPO. Диоды стали в пять раз энергоэффективнее по сравнению с теми, которые были улучшены марганцем, а их яркость достигла рекордных показателей. Правда, в качестве побочного эффекта свет терял половину яркости всего через 2,5 минуты.
По мнению ученых, такой спад происходит из-за возникновения большего количества препятствий для транспорта заряда. Возможно также, что хотя TFPPO изначально заполнила пробелы в перовскитовой атомной структуре, эти пробелы быстро открываются снова, вызывая снижение энергоэффективности вместе со сроком службы.
В дальнейшем исследователи надеются провести эксперименты с другими примесями, чтобы понять причину спада и нейтрализовать его.
