Investigadores del Centro de Ciencia de Materiales Computacionales del Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. NRL, en colaboración con un equipo internacional de físicos, han revelado que los nanocristales hechos de perovskitas de haluro de plomo y cesio CsPbX3, es el primer material descubierto que el estado de excitación del sueloes "brillante", lo que lo convierte en un candidato atractivo para láseres de estado sólido y diodos emisores de luz LED más eficientes.
"El descubrimiento de dicho material y la comprensión de la naturaleza de la existencia del excitón brillante de tierra, abre el camino para el descubrimiento de otras estructuras semiconductoras con excitones de tierra brillante", dijo el Dr. Alexander Efros, físico investigador, NRL."Un excitón brillante ópticamente activo en este material emite luz mucho más rápido que en los materiales emisores de luz convencionales y permite una mayor potencia, menor consumo de energía y una conmutación más rápida para la comunicación y los sensores".
El trabajo, que fue patrocinado parcialmente por la Oficina de Investigación Naval a través de un programa administrado por el Dr. Chagaan Baatar, estudió perovskitas de haluro de plomo con tres composiciones diferentes, que incluyen cloro, bromo y yodo. Nanocristales hechos de estos compuestos y sus aleacionesse puede sintonizar para emitir luz a longitudes de onda que abarcan todo el rango visible, al tiempo que conservan la emisión de luz rápida que les da un rendimiento superior.
Los semiconductores emiten luz cuando los pares de electrones y agujeros unidos, conocidos como excitones, se recombinan en un proceso llamado desintegración radiativa.
"En todos los semiconductores y nanoestructuras de semiconductores conocidos, el estado de energía más bajo para un par de electrones-agujero es un estado 'oscuro'", dijo Efros. "Esto significa que el material emite luz lenta y débilmente".
Debido a que en los nanocristales de perovskita el excitón de energía más baja es brillante, el tiempo que tarda el electrón y el agujero en recombinarse y emitir luz, conocido como su vida radiactiva, es 20 veces más rápido que los materiales convencionales a temperatura ambiente y 1000 veces más rápido en criogénicotemperaturas.
Se sabe que los LED basados en puntos cuánticos, o QLED, pueden sufrir "caída" o eficiencia reducida, a alta intensidad de bombeo debido a procesos que disipan la energía de los excitones antes de que tengan tiempo de emitir luz.la vida radiactiva debería permitir que los LED basados en estas perovskitas utilicen toda la entrada de energía para crear luz antes de que se disipe a través de procesos más lentos.
"La mayor tasa de emisión de luz de estos materiales es muy prometedora para diversas aplicaciones tecnológicas que dependen de LED y láser", dijo Efros. "En principio, la vida útil 20 veces más corta podría conducir a LED y láser 20 veces más intensos. "La potencia de un láser depende de la ganancia del material del que está hecho, y esta ganancia es proporcional a la tasa de emisión radiactiva.
La comunicación en el espacio libre con luz visible, que permite transmitir información en haces estrechos durante largas distancias sin cables de fibra óptica o cobre, también se beneficiaría de las mayores tasas de emisión de luz ". El ancho de banda máximo del sistema de comunicación es limitadosegún la velocidad a la que los LED pueden encenderse y apagarse, y la vida útil radiactiva más corta se traduce directamente en una conmutación más rápida y, por lo tanto, en una mayor velocidad de transmisión de datos ", dice Efros.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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