Мощный источник света на основе квантовых точек и кристалла перовскита

04Августа2015

Автор: Становой Сергей

Исследования с использованием квантовых точек и кристаллов перовскита (CaTiO₃) доказали, что эти материалы могут эффективно применяться как для преобразования электрической энергии в свет (светоизлучающие диоды), так и для выработки электроэнергии из света (фотоэлементы солнечных батарей). Однако до сих пор эти два материала использовались по отдельности, а вот ученые и исследователи из Университета Торонто (UT) решили их объединить.

Чтобы объединить перовскит с высоко люминесцентными коллоидными квантовыми точками исследователям пришлось долго ломать голову. В конце концов, они использовали инновационный метод, известный под названием «гетеро эпитаксия» – выращивание кристаллической пленки поверх такой же по структуре и свойствам кристаллической подложки.

Сначала ученые «выстроили» оболочку вокруг четко ориентированных коллоидных квантовых точек. Затем вокруг этой оболочки был выращен кристалл перовскита. Процесс достаточно трудоемкий, но это не единственная сложность, которую предстояло преодолеть команде ученых во главе с доктором Рикардо Пушу. Мало было просто создать структуру, объединяющую эти материалы, надо было еще и подогнать оптические свойства перовскита к свойствам квантовых точек, иначе эффективность новой структуры была бы близка к нулю.

В конечном итоге благодаря неимоверным усилиям и невероятному количеству опытов ученым удалось создать уникальный кристалл черного цвета, в котором матрица из перовскита эффективно направляет электроны в область квантовых точек, а там они преобразуются в фотоны.

Кроме того, использование учеными одновременно перовскита и квантовых точек позволило попутно решить еще одну проблему – частичного поглощения света самим материалом излучающего кристалла.

Новый мощный источник света может работать как в инфракрасной, так и в видимой части спектра. Его «перенастройка» осуществляется путем химического осаждения на кристалл различных включений. То есть новый кристалл вскоре можно будет использовать для создания более эффективных светоизлучающих диодов или солнечных батарей.

Источник информации: Университет Торонто (www.ece.utoronto.ca)