Sekumpulan penyelidik dari Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) dan Humboldt-Universität zu Berlin telah berjaya buat pertama kalinya dalam menghasilkan diod pemancar cahaya (LED) daripada bahan semikonduktor perovskite hibrid menggunakan percetakan inkjet. Ini membuka pintu kepada penggunaan luas bahan-bahan ini dalam pembuatan pelbagai jenis komponen elektronik. Para saintis mencapai kejayaan dengan bantuan helah: "inokulating" (atau benih) permukaan dengan kristal tertentu.
Mikroelektronik menggunakan pelbagai bahan berfungsi yang sifatnya menjadikannya sesuai untuk aplikasi tertentu. Sebagai contoh, transistor dan peranti storan data diperbuat daripada silikon, dan kebanyakan sel fotovoltaik yang digunakan untuk menjana elektrik dari cahaya matahari juga kini diperbuat daripada bahan semikonduktor ini. Sebaliknya, semikonduktor kompaun seperti nitride gallium digunakan untuk menjana cahaya dalam unsur-unsur optoelektronik seperti diod pemancing cahaya (LED). Proses pembuatan juga berbeza untuk pelbagai kelas bahan.
Melangkaui bahan dan kaedah maze
Bahan perovskite hibrid menjanjikan pemudahan - dengan mengatur komponen organik dan inorganik kristal semikonduktor dalam struktur tertentu. "Mereka boleh digunakan untuk mengeluarkan semua jenis komponen mikroelektronik dengan mengubah suai komposisi mereka", kata Prof. Emil List-Kratochvil, ketua Kumpulan Penyelidikan Bersama di HZB dan Humboldt-Universität.
Lebih-lebih lagi, pemprosesan kristal perovskite agak mudah. "Mereka boleh dihasilkan dari penyelesaian cecair, jadi anda boleh membina komponen yang dikehendaki satu lapisan pada satu masa secara langsung pada substrat", ahli fizik menjelaskan.
Sel solar pertama dari pencetak inkjet, kini diod pemancing cahaya juga
Para saintis di HZB telah ditunjukkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini bahawa sel solar boleh dicetak dari penyelesaian sebatian semikonduktor - dan merupakan pemimpin di seluruh dunia dalam teknologi ini hari ini. Kini buat pertama kalinya, pasukan bersama HZB dan HU Berlin telah berjaya menghasilkan diod pemansuhan cahaya berfungsi dengan cara ini. Kumpulan penyelidikan menggunakan perovskite halus logam untuk tujuan ini. Ini adalah bahan yang menjanjikan kecekapan yang sangat tinggi dalam menjana cahaya - tetapi sebaliknya sukar diproses.
"Sehingga kini, belum mungkin untuk menghasilkan lapisan semikonduktor seperti ini dengan kualiti yang mencukupi dari penyelesaian cecair,", kata List-Kratochvil. Sebagai contoh, LEDs boleh dicetak hanya dari semikonduktor organik, tetapi ini hanya menyediakan kilauan sederhana. "Cabarannya ialah bagaimana untuk menyebabkan precursor seperti garam yang kami cetak ke substrat untuk menangis dengan cepat dan sama rata dengan menggunakan beberapa jenis yang menarik atau pemangkin", menjelaskan saintis. Pasukan memilih kristal benih untuk tujuan ini: kristal garam yang melampirkan dirinya kepada substrat dan mencetuskan pembentukan gridwork untuk lapisan perovskite berikutnya.
Ciri-ciri optik dan elektronik yang lebih baik
Dengan cara ini, para penyelidik mencipta LED bercetak yang mempunyai kilauan yang jauh lebih tinggi dan sifat elektrik yang jauh lebih baik daripada yang boleh dicapai sebelum ini menggunakan proses pembuatan aditif. Tetapi untuk List-Kratochvil, kejayaan ini hanyalah langkah pertengahan di jalan raya untuk mikro-dan optoelektronik masa depan yang dia percaya akan berdasarkan semata-mata pada semikonduktor perovskite hibrid. "Kelebihan yang ditawarkan oleh kelas bahan universal tunggal yang terpakai dan proses tunggal kos efektif dan mudah untuk pembuatan apa-apa jenis komponen yang menarik", kata saintis itu. Oleh itu, beliau merancang untuk mengeluarkan semua komponen elektronik penting dengan cara ini di makmal HZB dan HU Berlin.
