Optoelettronica di nuova generazione: dispositivi

Le perovskiti di alogenuri metallici (MHPs) sono emerse come la stella nascente nel campo dell’optoelettronica di nuova generazione
La optoelettronica si basa sugli effetti che la luce visibile, I.R. o U.V. esercita su materiali semiconduttori, spesso in presenza di opportuni campi elettrici.

Con il rapido sviluppo della microelettronica e delle sue applicazioni, come le reti a banda larga, l’integrazione di big data e l’intelligenza artificiale, ci sono una serie di serie sfide alle prestazioni dei dispositivi optoelettronici in termini di larghezza di banda, capacità, dimensioni e peso del sistema, consumo energetico, costo e funzionalità

Optoelettronica e dispositivi

I dispositivi in cui i segnali elettrici sono trasformati in segnali ottici e viceversa sono detti  optoelettronici che sono utilizzati in un’ampia varietà di aree applicative, come le comunicazioni in fibra ottica e la tecnologia laser. Esempi di dispositivi optoelettronici sono:

  • diodi laser, diodi superluminescenti e diodi emettitori di luce (LED), che convertono l’energia elettrica in luce
  • fotorivelatori, che convertono i segnali ottici in correnti elettriche
  • rilevatori di immagini, basati su sensori elettronici di immagini
  • modulatori elettro-ottici, utilizzati per modulare la potenza, la fase o la polarizzazione della luce con un segnale di controllo elettrico
  • circuiti integrati fotonici che usano una luce per eseguire il calcolo e l’elaborazione del segnale, invece dell’elettricità.

Perovskiti di alogenuri metallici

Le perovskiti di alogenuri metallici sono emerse come la stella nascente nel campo dell’optoelettronica negli ultimi anni. Esse hanno una struttura perovskitica, che presenta lo stesso tipo di reticolo cristallino del titanato di calcio da cui è costituita la perovskite

Hanno formula generale ABX3 dove A è un catione organico o inorganico monovalente come il metilammonio, B è un metallo bivalente come Pb, Sn, Ge e X è un alogenuro ovvero Cl, Br e I.

Esse rappresentano una classe rivoluzionaria di materiali per il fotovoltaico e l’optoelettronica

La scoperta

In un articolo pubblicato su eLight il 4 gennaio 2023 un team di scienziati guidato dal professor Wei Huang del Frontiers Science Center for Flexible Electronics ha fornito un quadro panoramico sull’optoelettronica di nuova generazione.

Questa si basa proprio sulle caratteristiche uniche delle perovskiti di alogenuri metallici che derivano dalla loro struttura cristallina e composizione chimica, che consente di regolare in modo indipendente e sinergico le proprietà optoelettroniche ponendo una base importante per l’applicabilità degli MHP a varie applicazioni optoelettroniche, tra cui celle solari, LED, PD e laser.

L’optoelettronica di ultima generazione attingerà alle MHPs come materiali semiconduttori innovativi e promettenti che aprono la strada a una nuova era di gestione della luce che va dall’emissione, all’assorbimento, alla modulazione, alla trasmissione. Tuttavia, per promuovere l’utilizzo su larga scala di MHPs sono necessari ingenti investimenti per superare molti problemi tecnici come problemi di stabilità e tossicità

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