Nová LED v nanoměřítku, "pokles produktivity" a…

Vědci NIST vyvinuli „lepší“ LED v nanoměřítku, která překonává problém s účinností, který již léta sužuje aplikace LED a může být také přeměněn na laser. Zpočátku se společný výzkumný tým Národního institutu pro vědu a technologii (NIST), University of Maryland, Rensselaer Polytechnic Institute a IBM Thomas J. Watson Research zaměřil na vytvoření světelné diody (LED) pro použití v extrémních případech. Zatímco malé aplikace, jako je laboratorní technologie na čipu, byly úspěšné, výzkumný tým také našel řešení dlouhodobého problému „snižování účinnosti“, který je často spojován s LED.

Překonejte pokles produktivity

Pokles účinnosti popisuje situaci, kdy LED dioda hoří jasněji, když je napájena větším množstvím elektřiny, ale pomalu se začíná snižovat s klesajícím jasem. Díky tomu je LED velmi neefektivní a brání jejímu použití v různých slibných aplikacích, jako jsou určité komunikační technologie.

LED dioda obsahuje jasnou žebro zinku (fialová), izolační dielektrický materiál (zelená) a kovový kontakt (žlutá). Obrázek B. Nikoobakht / N. Hanacek s laskavým svolením NIST

Vědci NIST se však domnívají, že našli způsob, jak překonat toto omezení účinnosti. Koncept, který výzkumný tým demonstroval v laboratoři pomocí mikroskopických LED, údajně poskytoval „dramatický“ nárůst jasu a schopnost vytvářet laserové světlo, které by mohlo připravit cestu pro řadu cenných aplikací od obou. „Nová architektura pro výrobu LED diod,“ řekl Babak Nikoobakht ze společnosti NIST, který přišel s novým designem. “Používáme stejné materiály jako konvenční LED.” Ale náš tvar je jiný. “

Výrazné zvýšení jasu

Výzkumná práce publikovaná v časopise Science Advances vysvětluje, jak se tým inspiroval tvarem křídel; Předpovídali, že takový dlouhý tvar se širokými bočními plochami by teoreticky přijímal více elektrického proudu.Vědci zjistili, že LED bude jasnější s rostoucím proudem než s vypínáním. Celkově svítidlo týmu LED vykazovalo stokrát až 1000násobné zvýšení jasu ve srovnání s tradičními submikronovými LED, na rozdíl od plochého plochého designu použitého v LED a vlnových délek vyzařovaných na hranici mezi fialovou a ultrafialovou. Dlouhé tenké prameny oxidu zinečnatého, které vědci nazývají ploutvemi, jsou tradičně dlouhé asi 5 mikrometrů a zhruba jedna desetina šířky průměrného lidského vlasu.

Diagram ukazující konstrukční a výrobní kroky n-ZnO fin LED v P-GaN. Obrázek s laskavým svolením Science Advances

„Jedno z nejúčinnějších řešení, jaké jsem kdy viděl,“ řekl Grigory Simin, profesor elektrotechniky na University of South Carolina, který se projektu nezúčastnil.

Od LED k laseru: nebývalý výsledek

Tým také učinil další objev, když zvýšili proud: Vlnová délka LED nakonec klesla na dvě tmavě fialové vlnové délky. Malá LED se samozřejmě změnila na laser, přeměna LED na laser není snadný úkol. Obvykle to vyžaduje připojení LED k rezonanční dutině, která umožňuje návrat světla k výrobě laseru. Výzkumná studie však tvrdí, že konstrukce ploutve to sama o sobě usnadňuje, aniž by přidávala další mezeru. říká výzkumný tým. Věří, že má velký potenciál jako „klíčová součást“ kvůli nedostatečné účinnosti.