Cavity enhanced perovskite optoelectronic devices
- Reference number
- SIP21-0151
- Project leader
- Gao, Feng
- Start and end dates
- 221101-281031
- Amount granted
- 3 125 000 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Metal halide perovskites are an emerging family of hybrid semiconductors with unique properties, making them promising materials for optoelectronic applications. The main objectives here are to develop new materials and fabrication methods for realizing bright perovskite LEDs by integrating the active materials with resonant cavity. The novelty in this program is two-fold: 1) Developing new perovskites compatible with the thermal nanoimprint lithography (NIL); 2) Developing new types of perovskite LEDs with enhanced performances. We will focus on the realization of fundamental capabilities and their integration to operational devices - LEDs and also photodiodes which can be realized in a similar configuration. These devices are the main building blocks for a wide variety of applications – displays, transceivers, LIDAR, face ID, etc. This deeply intertwined bilateral project is made possible by combining recent breakthroughs at both Swedish and Israel groups. As such, the combined expertise from Sweden and Israel is essential to achieve a transformative impact. This project will achieve a new paradigm for resonance cavity LEDs and resonant cavity enhance photodiodes, contributing to a wide range of optoelectronic applications. Through well-planned exchanges and maximum synergy, we also aim foster technological advancement and knowledge sharing between researchers in Sweden and Israel, with benefits extending well beyond the thematic and temporal scope of the project.
Popular science description
Ljusemission och detektering baserad på tunnfilmsteknik finns överallt i vårt dagliga liv, tillexempel i mobiltelefoner, TV-apparater, smarta apparater, självkörande bilar etc. Det är ett ständigt mål att förbättra nuvarande teknik för att sänka tillverkningskostnader och utöka funktioner för nya möjligheter. Jämfört med dagens mainstream-teknik som är baserad på högvakuum epitaxi verkar lösningsprocessade material vara lovande för nästa generations material och de kan komma att dominera den framtida marknaden för ljusemission och detektion. Den senaste tidens framsteg inom olika optoelektroniska tillämpningar har gjort metall-halid-perovskiter till "game changers" för lösningsprocessade halvledarmaterial för ljusemission och detektion. Vi förutspår att perovskitbaserade ljuskällor och detektorer kan bli de viktigaste byggstenarna för en mängd olika tillämpningar - skärmar, belysning, LIDAR, face-ID, sändtagare etc. Eftersom dessa applikationer är vanliga kan effekten av att minska kostnader och öka energieffektiviteten vara dramatisk och sträcka sig utöver de omedelbara konsekvenserna. De lägre kostnaderna skulle till exempel kunna underlätta för fattiga regioner och utvecklingsländer att implementera den senaste tekniken. Den högre effektiviteten kan minska energiförbrukningen och därmed minska koldioxidutsläppen och bidra i kampen mot klimatförändringar och global uppvärmning. Vi avser att förena de israeliska och svenska teamens expertis för att utveckla en serie nya dioder baserade på metall-halid-perovskiter: resonankavitets-lysdioder (RCLED:er) och resonanskavitets-förbättrade fotodioder (RCEPD:er). Integrationen av resonanskaviteter och perovskiter gör det möjligt att kontrollera de resulterande diodernas egenskaper och förbättra deras prestanda, vilket gör dem mer användbara och lämpliga för användning i verkliga applikationer. RCLED:er uppvisar starkare och mer kollimerad emission, liksom bättre energieffektivitet, än konventionella lysdioder. Dessa förbättrade egenskaper är mycket viktiga för en mängd tillämpningar (t.ex. skärmar, belysning etc.) och kan leda till erkännande av perovskit baserade ljusemitterande dioder som en livskraftig teknik i branschen. Dessutom förväntas framgång inom detta projekt också leda till ett stort steg mot världens första lösningsprocessade elektriskt pumpade laser, som kommer att vara den ledande tekniken i framtida billiga avancerade smarta elektronikapplikationer som ansiktsigenkänning och LiDAR.