Дефекти світлодіодів використовують для дисплеїв нового типу

0
45

Нова технологія передбачає альтернативний підхід до розробки випромінювачів червоного світла з ingan, які традиційно відрізняються низькою ефективністю. Дослідники з сінгапуру домоглися генерації довгохвильового (червоного, оранжевого і жовтого) світла за рахунок використання власних дефектів, які притаманні напівпровідниковим матеріалам. Фактично нова розробка є поліпшеною версією існуючих методів, в яких, зокрема, використовуються люмінофори. У нового ж підходу є явні переваги завдяки прямому генеруванню червоного, зеленого і синього світла. Цю особливість можна використовувати у виробництві дисплеїв і комерційних джерел світла.

Світловипромінюючі діоди на основі нітриду індія-галію (ingan) вперше були створені більше 20 років тому. З тих пір технологія еволюціонувала, стала ефективніше і надійніше. В даний час світлодіоди ingan використовують у багатьох областях, включаючи передачу сигналів, оптичний зв’язок і зберігання даних.

Як правило, ingan в сучасних світлодіодах використовується в якості епітаксіального шару і служить для генерування фіолетового і синього світла, в той час як інший напівпровідник — фосфід алюмінію, галію, індія (algainp) — застосовують для формування червоного, оранжевого і жовтого світла. Це пов’язано з невисокою продуктивністю ingan в червоному і жовтому спектрах. Щоб отримати більш високу ефективність, потрібна велика концентрація в матеріалі. А такі діоди, в свою чергу, важко створити на базі традиційних напівпровідникових структур.

У новому методі за рахунок формування пірамід локалізований яскраве світло виходить від їх вершин, що включають в себе квантові точки з великою кількістю світла. Зображення: smart

У дослідженні, опублікованому в acs photonics, сінгапурські вчені описують спосіб отримання квантових точок зі значно вищою концентрацією індію на основі вже існуючих дефектів у світлодіодах ingan.

Квантові точки з великою кількістю індію утворюються завдяки злиттю так званих v-подібних ямок (вони з’являються через природні дислокації в матеріалі). Якщо вирощувати ці структури на звичайних кремнієвих підкладках, то окреме формування малюнка або нестандартні підкладки стають не потрібні.

Таким чином, вчені змогли продемонструвати, що існує можливість вирощувати нові структури, багаті індієм, на недорогих кремнієвих підкладках. Це вирішує нинішні проблеми, пов’язані з низькою ефективністю довгохвильових світлодіодів ingan, а також скасовує необхідність використання більш дорогих підкладок. Крім того, нова технологія здатна вплинути на майбутній розвиток масивів мікро-світлодіодів, а також на екологію: прорив на її основі може привести до швидшого відмови від нетвердотельних джерел освітлення на зразок ламп розжарювання, і навіть від сучасних синіх світлодіодів ingan з люмінофорами. Це, в свою чергу, істотно скоротить світове споживання електроенергії.