Во многих бытовых устройствах сегодня используются светодиоды — среди них бытовое и коммерческое освещение, телевизионные экраны, смартфоны и ноутбуки. Главное преимущество светодиодов в том, что они потребляют гораздо меньше энергии, чем галогеновые лампы и лампы накаливания. В конечном счете, вся интернет-инфраструктура также завязана на оптических сигналов от очень ярких светодиодных источников света.
Квантовые точки уже давно считаются перспективными для создания светодиодов и QLED-дисплеев. Новый материал может сделать эту технологию дешевле, доступнее и эффективнее
Команда ученых исследовала новый класс полупроводников, называемых галогенидными перовскитами. Авторы получали их в виде нанокристаллов — квантовых точек — размером около десятитысячной толщины человеческого волоса. Они обладают хорошими люминесцентными свойствами и уже нашли применение в экранах сверхвысокой четкости QLED. В новой работе физики смогли значительно улучшить свойства этих наночастиц. Для этого авторы заменили один из каждой тысячи атомов свинца на ион марганца. При тестировании полученного материала ученые обнаружили, что люминесценция квантовых точек стала в три раза интенсивнее.
При детальном исследовании материала при помощи лазерной спектроскопии, ученые обнаружили причину такого улучшения свойств. Оказалось, что в легированных областях кристаллов при облучении начали накапливаться заряды. Они очень быстро рекомбинировали — снова переходили в равновесное состояние — и изучали при этом свет.
Открытие показывает, что даже мельчайшие изменения химического состава могут значительно улучшить свойства материала. Это, в свою очередь, может помочь создать дешевые и сверхяркие светодиодные дисплеи и лазеры. В будущем исследователи надеются найти еще более эффективные допанты, которые помогут сделать эти передовые световые технологии доступными в любой точке мира.
Статья об открытии опубликована в Journal of the American Chemical Society.