Инновационный процесс производства перовскитных светодиодов методом струйной печати

Команда исследователей из Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) и Humboldt-Universität zu Berlin впервые преуспела в производстве светодиодов из гибридного перовскитного полупроводникового материала с использованием струйной печати. Это открывает двери для широкого применения этих материалов в производстве различных электронных компонентов. Ученые добились прорыва с помощью трюка, который был назван «прививкой» (или посевом) поверхности специфическими кристаллами.

(Изображение: Клаудия Роткирх / HU Berlin)

Ученые из HZB уже использовали метод печати с солнечными батареями, и теперь они приняли подход к производству светодиодов. Исследовательская группа использовала металлогалогенный перовскит, который обещает особенно высокую эффективность для излучения света, но труден для обработки.

«До сих пор не было возможности изготовить полупроводниковые слои такого типа с достаточным качеством из жидкого раствора», – сказал Лист-Кратохвиль. Например, светодиоды могут быть напечатаны только из органических полупроводников, но они обеспечивают только скромную яркость. «Задача состояла в том, чтобы заставить солеподобный предшественник, который мы напечатали на субстрате, кристаллизоваться быстро и равномерно, используя какой-то аттрактант или катализатор», объясняет ученый. Для этой цели команда выбрала затравочный кристалл: кристалл соли, который прикрепляется к подложке и запускает формирование сетки для последующих слоев перовскита.

Таким образом, исследователи создали печатные светодиоды, которые обладают гораздо более высокой светимостью и значительно лучшими электрическими свойствами, чем это могло быть достигнуто ранее с помощью процессов аддитивного производства. Но для List-Kratochvil этот успех является лишь промежуточным шагом на пути к будущей микро- и оптоэлектронике, которая, по его мнению, будет основана исключительно на гибридных перовскитных полупроводниках. «Преимущества, предлагаемые единым универсально применимым классом материалов и единым рентабельным и простым процессом изготовления любых компонентов, поразительны», – говорит ученый. Поэтому он планирует в конечном итоге изготовить все важные электронные компоненты таким образом в лабораториях HZB и HU Berlin.

Работа была опубликована в журнале Материалы Горизонтов Королевского химического общества под названием «Наконец, металлогалогенные перовскитные светодиоды со струйной печатью – с использованием затравочных кристаллов соленого PEDOT: PSS».