最近、ベルギーのimec研究イノベーションセンターは、研究成果論文の中で、新しいペロブスカイト発光ダイオード（ペLED、ペロブスカイトLED）積層アーキテクチャの開発に成功したことを明らかにしました。注目すべきは、このアーキテクチャによるPeLEDの明るさが、現在最先端の有機発光ダイオード（有機EL）の1,000倍にも達することです。EUが資金提供するULTRA-LUXプロジェクトの重要な成果として、imecチームが"Optics.org"ジャーナルニュースで述べたように、このブレークスルーはペロブスカイト注入レーザー"に向けた重要なマイルストーンと呼べるもので、将来的には、ディスプレイ、画像投影、環境センシング、医療診断など、多くの分野で非常に魅力的な応用シナリオを生み出すことが期待されています。
現在、発光ダイオードの応用範囲は、一般的なテレビやパソコンの画面から信号機、航空灯火などに至るまで非常に広く、現代の照明・センシング技術の変革を大きく促進してきました。現在普及しているディスプレイ技術の一つとして、有機発光ダイオード（有機EL）は、テレビ画面、パソコンモニター、スマートフォン、携帯ゲーム機などのデジタルディスプレイスクリーンの製造に広く使用されています。その原理は、有機薄膜ポリマーを半導体デバイスとして使用することです。しかし、発光材料などの客観的な条件により、OLEDのピーク輝度には上限があります。例えば、太陽の下では、スマートフォンのOLED画面の内容が見えにくいことがよくあります。
このような背景から、ペロブスカイト発光材料は独自の利点を示しています。ペロブスカイトは立方晶構造を持つペロブスカイト酸化物の一種であり、その特殊な物理的特性により、太陽電池分野（現在ペロブスカイトの主な応用分野）に留まらない応用ポテンシャルを有しています。過去10年間、優れた光電子特性、低コストの処理特性、そして効率的な電荷転送能力により、ペロブスカイトは発光ダイオード応用分野で徐々に台頭し、注目を集める有力な候補材料となっています。
ペロブスカイト発光ダイオード（ペLED）は大きな注目を集めていますが、依然として課題を抱えています。関連ニュースが指摘しているように、ペロブスカイトは高電流密度に耐えられるものの、高強度のコヒーレント光を発するレーザー動作にはまだ至っていません。imecの上級研究員であり、自然 Photonics誌に掲載された研究論文の責任著者であるポール・ヘレマンス教授は次のように述べています。「ウルトラ-LUXプロジェクトにおいて、imecは初めて光損失の少ないペロブスカイト発光ダイオード（ペLED）アーキテクチャを導入し、これらのPeLEDを誘導放出をサポートする電流密度まで駆動することに成功しました。」ヘレマンス教授はさらに次のように述べています。「この新しいアーキテクチャは、輸送層、透明電極、そして半導体活性材料としてのペロブスカイトで構成されており、従来のOLEDの数万倍にあたる3キロアンペア/平方センチメートルの電流密度で動作可能です。」
では、この新しいアーキテクチャはどのようなブレークスルーを達成したのでしょうか？このアーキテクチャでは、従来の光ポンピングに加えて、増幅された自然放出光を電気的に増強しました。電気注入が誘導放出光全体に占める割合は13%にも達することを実験的に検証し、薄膜注入レーザー実現の閾値に非常に近づきました。この画期的な成果は、高出力薄膜レーザーダイオードの開発に新たな展望を開き、薄膜ペロブスカイトレーザーの新たな用途に向けた確固たる基盤を築くものです、とimecのプロジェクトマネージャーであり、本研究の責任著者でもあるロバート・ゲルハー氏は説明します。
