Новости космоса и технологий. » Физика » Новый способ получения света за счет использования уже существующих дефектов в полупроводниковых материалах

Новый способ получения света за счет использования уже существующих дефектов в полупроводниковых материалах

Опубликовал: Admin, 27-10-2021, 23:16, Физика, 6, 0

Новый способ получения света за счет использования уже существующих дефектов в полупроводниковых материалах

Исследователи из Междисциплинарной исследовательской группы по электронным системам с низким энергопотреблением в Альянсе исследований и технологий Сингапура-Массачусетского технологического института, исследовательского предприятия Массачусетского технологического института в Сингапуре, вместе с сотрудниками из Массачусетского технологического института, Национального университета Сингапура и Технологического университета Наньян открыли новый метод генерации долговременных сигналов. длина волны (красный, оранжевый и желтый) света за счет использования внутренних дефектов в полупроводниковых материалах с потенциальными применениями в качестве источников прямого излучения в коммерческих источниках света и дисплеях. Эта технология будет усовершенствованием существующих методов, в которых, например, используются люминофоры для преобразования одного цвета света в другой.

Тип элемента III группы на основе нитрида свет -излучающие диоды (LED), светодиоды из нитрида индия и галлия (InGaN) были впервые изготовлены более двух десятилетий назад в 90-х годах, и с тех пор они стали еще меньше, становясь все более мощными, эффективными и долговечными. Сегодня светодиоды InGaN можно найти во множестве промышленных и потребительских сценариев использования, включая сигналы и оптическую связь и хранение данных, и они имеют решающее значение в потребительских приложениях с высоким спросом, таких как твердотельное освещение, телевизоры, ноутбуки, мобильные устройства, дополненные технологии. (AR) и виртуальная реальность (VR).

Постоянно растущий спрос на такие электронные устройства побудил более двух десятилетий исследований по достижению более высокой оптической мощности, надежности, долговечности и универсальности полупроводников, что привело к необходимости в светодиодах, которые могут излучать свет разных цветов. Традиционно материал InGaN используется в современных светодиодах для генерации фиолетового и синего света, а фосфид алюминия, галлия, индия (AlGaInP) - другой тип полупроводника - используется для генерации красного, оранжевого и желтого света. Это связано с плохими характеристиками InGaN в красном и желтом спектрах, вызванными снижением эффективности в результате требуемых более высоких уровней индия.

Кроме того, такие светодиоды InGaN со значительно высокими концентрациями индия по-прежнему трудно изготовить с использованием обычных полупроводниковых структур. Таким образом, реализация полностью твердотельных устройств, излучающих белый свет, для которых требуются все три основных цвета света, остается недостигнутой целью.

Обращаясь к этим проблемам, исследователи SMART изложили свои выводы в документе под названием «Светоизлучающие V-образные ямы: альтернативный подход к люминесцентным лампам с высоким содержанием индия.InGaN Quantum Dots », недавно опубликованная в журнале ACS Photonics В своей статье исследователи описывают практический метод изготовления квантовых точек InGaN со значительно более высокой концентрацией индия, используя уже существующие дефекты в материалах InGaN.

.

В этом процессе слияние так называемых V-образных ямок, которые возникают в результате естественных дислокаций в материале, непосредственно формирует богатые индием квантовые точки, небольшие островки материала, излучающие длинноволновый свет. структур на обычных кремниевых подложках, необходимость в формировании рисунка или нетрадиционных подложек дополнительно устраняется. Исследователи также провели композиционное картирование квантовых точек InGaN с высоким пространственным разрешением, предоставив первое визуальное подтверждение их морфологии.

Дополнительно В связи с образованием квантовых точек зарождение дефектов упаковки - еще одного внутреннего дефекта кристалла - вносит дополнительный вклад в излучение более длинных волн.

Цзин-Ян Чунг, аспирант SMART и ведущий автор статьи, сказал: «В течение многих лет исследователи в этой области пытались решить различные проблемы, связанные с внутренними дефектами структур квантовых ям InGaN. наноразмерный дефект для создания платформы для прямого роста квантовых точек InGaN. В результате наша работа демонстрирует жизнеспособность использования кремниевых подложек для новых богатых индием структур, что наряду с решением текущих проблем с низкой эффективностью длинноволнового InGaN светоизлучатели также решают проблему дорогих подложек ».

Таким образом, открытие SMART представляет собой значительный шаг вперед в преодолении снижения эффективности InGaN при производстве красного, оранжевого и желтого света. В свою очередь, эта работа может сыграть важную роль в будущем развитии микромассивов светодиодов, состоящих из единого материала.

Доктор Сильвия Градечак, соавтор и главный исследователь LEES, добавила: «Наше открытие также имеет последствия для окружающей среды. Например, этот прорыв может привести к более быстрому отказу от твердотельного освещения отличного от источники - такие как лампы накаливания - и даже нынешние синие светодиоды InGaN с люминофорным покрытием и полностью твердотельным решением для смешивания цветов, что, в свою очередь, приводит к значительному сокращению глобального потребления энергии ».

«Наша работа также может иметь более широкие последствия для полупроводниковой и электронной промышленности, поскольку описанный здесь новый метод следует стандартным отраслевым производственным процедурам и может быть широко принят и реализован в больших масштабах», - сказал генеральный директор SMART и ведущий исследователь LEES Юджин Фицджеральд. «На более макроуровне, помимо потенциальных экологических выгод, которые могут возникнуть в результате экономии энергии за счет InGaN, наше открытие также будет способствовать продолжающимся исследованиям и разработке новых эффективных структур InGaN».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии