Récemment, le Centre de recherche et d'innovation imec, en Belgique, a annoncé dans un article de résultats de recherche avoir développé avec succès une nouvelle architecture d'empilement de diodes électroluminescentes à pérovskite (PeLED, LED à pérovskite). Il est remarquable que la luminosité de la PeLED sous cette architecture soit jusqu'à 1 000 fois supérieure à celle des diodes électroluminescentes organiques (OLED) les plus avancées actuellement. Réussite importante du projet ULTRA-LUX, financé par l'UE, comme l'a indiqué l'équipe imec dans la revue "Optics.org", cette avancée constitue une étape clé vers les lasers à injection de pérovskite. Elle devrait donner naissance à des applications très prometteuses dans de nombreux domaines tels que l'affichage, la projection d'images, la détection environnementale et le diagnostic médical.
Aujourd'hui, le champ d'application des diodes électroluminescentes est extrêmement large, allant des téléviseurs et écrans d'ordinateurs courants aux feux de circulation, en passant par l'éclairage aéronautique, etc., ce qui a considérablement favorisé la transformation des technologies modernes d'éclairage et de détection. Parmi les technologies d'affichage les plus populaires, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont largement utilisées dans la fabrication d'écrans numériques pour téléviseurs, écrans d'ordinateurs, smartphones et consoles de jeux portables. Leur principe repose sur l'utilisation de polymères organiques en couches minces comme semi-conducteurs. Cependant, en raison de conditions objectives telles que la présence de matériaux luminescents, la luminosité maximale des OLED est limitée. Imaginez : en plein soleil, il est souvent très difficile de voir le contenu de l'écran OLED d'un smartphone.
Dans ce contexte, les matériaux luminescents à base de pérovskite présentent des avantages uniques. La pérovskite est un oxyde de pérovskite à structure cristalline cubique. Ses propriétés physiques particulières ouvrent la voie à d'autres applications que les cellules solaires (principal domaine d'application actuel de la pérovskite). Au cours de la dernière décennie, grâce à ses excellentes propriétés optoélectroniques, son faible coût de mise en œuvre et son transfert de charge efficace, la pérovskite s'est progressivement imposée dans le domaine des diodes électroluminescentes (DEL) et est devenue un matériau candidat populaire qui a suscité un vif intérêt.
Bien que les diodes électroluminescentes à pérovskite (PeLED) aient suscité un vif intérêt, elles restent confrontées à des défis. Comme le soulignent des articles connexes, bien que les pérovskites puissent supporter des densités de courant élevées, elles ne permettent pas encore un fonctionnement laser permettant l'émission d'une lumière cohérente de haute intensité. Le professeur Paul Herremans, chercheur principal à l'imec et auteur correspondant de l'article de recherche publié dans Nature Photonics, a déclaré : « Dans le cadre du projet ULTRA-LUX, l'imec a présenté pour la première fois une architecture de diode électroluminescente à pérovskite (PeLED) à faibles pertes optiques et a réussi à amener ces PeLED à une densité de courant permettant l'émission stimulée de lumière. » Le professeur Herremans a également ajouté : « Cette nouvelle architecture se compose d'une couche de transport, d'une électrode transparente et de pérovskite comme matériau actif semi-conducteur. Elle peut fonctionner à une densité de courant de 3 kiloampères par centimètre carré, soit des dizaines de milliers de fois supérieure à celle des OLED traditionnelles. »
Quelles avancées cette nouvelle architecture a-t-elle permis ? Grâce à cette architecture, nous avons amélioré électriquement l'émission spontanée amplifiée en complément du pompage optique classique. Nous avons vérifié expérimentalement que la contribution de l'injection électrique à l'émission stimulée totale atteint 13 %, ce qui nous rapproche du seuil de réalisation des lasers à injection en couches minces. Cette étape importante ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de diodes laser à couches minces de haute puissance et pose des bases solides pour de nouvelles applications des lasers à pérovskites en couches minces, explique Robert Gerhar, chef de projet à l'imec et auteur correspondant de l'étude.
