15 oktober 2018

Forskare vid universiteten i Linköping och Shenzhen har visat hur en oorganisk perovskit blir till en billig och effektiv fotodetektor som överför både text och musik. "Ett lovande material för framtiden snabba optiska kommunikationslösningar" säger LiU-forskaren Feng Gao.

Filmen i den nya perovskiten överför både text och bild, snabbt och säkert.
Filmen i den nya perovskiten överför både text och bild, snabbt och säkert. Thor Balkhed
– Perovskiter av oorganiska material har stora möjligheter att påverka utvecklingen av den optiska kommunikationen, materialet har snabb svarstid, är enkelt att tillverka och är stabilt under lång tid. Det säger Feng Gao, universitetslektor vid LiU som tillsammans med bland andra Chunxiong Bao, postdoktor vid LiU, och kolleger vid Shenzhen Foto Thor BalkhedUniversity publicerat nya resultat i ansedda Advanced Materials.

All optisk kommunikation kräver snabba och pålitliga fotodetektorer för att fungera, material som fångar upp ljuset och omvandlar det till en elektrisk signal. I dagens optiska kommunikationssystem används fotodetektorer i material som kisel och Indium-gallium-arsenid. Men de är dyra, bland annat beroende på att de är komplicerade att tillverka. De kan heller inte användas i applikationer där det krävs låg vikt, böjbara former eller stora ytor.

En ny familj av material

Forskarna har i många år försökt hitta billiga ersättningsmaterial, exempelvis bland de organiska halvledande materialen. Men här har laddningstransporten visat sig vara lite för långsam. En fotodetektor behöver vara snabb.

Sedan 2009 har de nya perovskitmaterialen varit högintressanta för forskningen, men främst för användning i solceller och effektiva lysdioder. Feng Gao, forskare vid avdelningen Biomolekylär- och organisk elektronik vid LiU, fick hösten 2016 Europeiska forskningsrådets, ERC:s, Starting Grant på 1,5 miljoner euro för forsknings kring lysdioder i perovskitmaterial.

Perovskiter är en helt ny familj av halvledande material som definieras av sin kristallstruktur och de kan bestå av både organiska och oorganiska ämnen. De har goda ljusemitterande egenskaper och är enkla att tillverka. För billiga lysdioder och effektiva solceller har störst intresse ägnats åt perovskiter som består av ett organiskt ämne (kol och väte) samt metall- och halogenjoner (fluor, klor, brom eller jod). Men för användning som fotodetektorer har den blandningen visat sig vara för instabil.

Oorganisk perovskit

När Chunxiong Bao däremot hittade rätt bland materialen, och dessutom lyckades optimera tillverkningsprocessen och strukturen på filmen, blev resultatet ett annat.
Foto Thor BalkhedFilmen i den nya perovskiten, som bara består av oorganiska molekyler - cesium, bly, jod och brom, testades i ett system för optisk kommunikation och visade sig kunna överföra både text och bild, snabbt och säkert. Ingen försämring upptäcktes ens efter 2000 timmar i vanlig rumstemperatur.

– Det är roligt att vi redan fått fram resultat som ligger så nära en applikation, säger Feng Gao som tillsammans med professor Wenjing Zhang vid Shenzhen University ansvarar för forskningen.

Artikeln: High Performance and Stable All‐Inorganic Metal Halide Perovskite‐Based Photodetectors for Optical Communication Applications.
Chunxiong Bao, Jie Yang, Sai Bai, Weidong Xu, Zhibo Yan, Qingyu Xu, Junming Liu, Wenjing Zhang and Feng Gao. Advanced Materials 2018, DOI 10.1002/adma.201803422

 

Video

 

Videon är på engelska men är även textad på svenska.

 


Kontakt

Forskning Perovskiter

Senaste nytt från LiU

Världens första ISO-standarder för cirkulär ekonomi klara

Flera forskare från LiU har deltagit i arbetet med att ta fram världens första ISO-standarder för en cirkulär ekonomi. Målet är ett mer hållbart samhälle.

Orkester står utomhus med instrumenten i luften

Akademisk högtid med rymdfärd och Harry Potter

Årets akademiska högtid vid Linköpings universitet äger rum den 31 maj–1 juni. Den bjuder på hedersdoktorsföreläsningar med bland andra astronauten Marcus Wandt, en festkonsert med barnens värld som tema och en högtidlig ceremoni.

Porträtt av man (Carl Fredrik Graf)

Carl Fredrik Graf får LiU:s förtjänstmedalj

Avgående landshövding Carl Fredrik Graf tilldelas Linköpings universitets förtjänstmedalj för ”sin vilja och förmåga att samla regionens olika krafter i arbetet för en positiv samhällsutveckling”. Medaljen delas ut vid den akademiska högtiden 1 juni.