Инженеры-электрики из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы создали чистые красные светодиоды, - пишет eurekalert.org.
Создание чистых красных светодиодов из нитридных кристаллов - задача, которая до сих пор разочаровывала инженеров. Тем не менее, эти светодиоды имеют жизненно важное значение для создания следующего поколения энергосберегающих микро-светодиодных дисплеев, соответствующих органическим светодиодам и для создания освещения с настройкой цвета.
«Инженеры-электрики уже могут изготавливать яркие светодиоды из разных материалов для получения разных цветов. Но чтобы улучшить технологии отображения, инженеры должны интегрировать три основных цветных светодиода - красный, зеленый и синий - в одну микросхему», - объясняет инженер-электри Дайсуке Иида. Это означает, что им нужно найти один материал, который подходит для изготовления всех трех цветов. Материал должен быть способен воспроизводить каждый цвет с высокой интенсивностью и в идеале он должен иметь высокую выходную мощность, но использовать относительно небольшое напряжение батареи.
Лучшие кандидаты для создания всех трех цветов - это семейство соединений, называемых нитридными полупроводниками. Это кристаллы, содержащие азот, которые теоретически могут быть использованы для создания светодиодов, излучающих свет с длинами волн от ультрафиолетового до инфракрасного, который включает в себя весь видимый спектр. Инженеры обычно используют нитрид галлия для изготовления синих и зеленых светодиодов, но у них очень долго не получалось сделать ярко-красные светодиоды с этим кристаллом. «Красного свечения почти невозможно было достичь, другим группам удавалось получить только оранжевый, - говорит глава исследовательской группы Казухиро Окава. - Теперь мы разработали систему выращивания кристаллов для создания чистых красных светодиодов».
Замена большой части галлия элементом индий дает желаемый красный цвет, но это трудно сделать, потому что индий легко испаряется из кристалла. Поэтому Иида, Окава и его коллеги создали реактор с дополнительными парами индия над поверхностью кристалла - процесс, известный как металлоорганическое парофазное осаждение. Это добавленное давление предотвращает выход индия в кристалле. «Это дает нам более высокую концентрацию индия на поверхности, - говорит Окава. - Это наш секрет!»
Но пришлось преодолеть еще одно препятствие. Индий состоит из атомов большего размера, чем галлий, поэтому, когда он вводится, он создает дефекты в кристалле, ухудшая качество выходного света. Задача команды заключалась в добавлении алюминия, который имеет маленькие атомы. «Введение малых атомов снижает нагрузку на кристалл, что приводит к уменьшению количества дефектов кристалла», - говорит Иида.
«Еще одним преимуществом является то, что светодиоды работают
примерно на половину напряжения своих конкурентов, - говорит
Окава. - Это продлит срок службы батарей».
[Фото: eurekalert.org]
