Крошечные и эффективные, светодиоды (светодиоды), как предполагается, являются блестящим будущим освещения. Но они выполняют лучше всего в только низкой энергии, достаточно для фонаря или экрана Вашего сотового телефона.
Если Вы увеличиваетесь достаточно поток для них для освещения комнаты как старомодная лампа накаливания, их превознесенные обвалы эффективности. Это назвало светодиодное свисание, и это – реальное сопротивление для промышленности. Теперь, исследователи нашли способ вырастить более эффективные светодиоды, получающие больше пинка от той же суммы потока — особенно в твердых к изготовлению зеленых и синих частях спектра.Светодиоды похожи на сэндвич со слоями полупроводников, которые хлопают между металлическими электродами.
Когда напряжение применяется между электродами, отрицательно заряженными электронами, и положительно заряженные «отверстия» выдвинуты в середину сэндвича и объединения, испустив свет.Это звучит прямой.
Но часто существует проблема. В синих и зеленых светодиодах слой полупроводника в центре, как правило, делается из галлия, азотируют. Как поток, проходящий через светодиодные увеличения, галлий диода азотирует слой, генерирует его собственное электрическое поле.
Эта вторая область выдвигает обособленно положительные и отрицательные заряды, врывающиеся от электродов, и препятствует тому, чтобы они объединились и испустили свет. Чем больше поток растет, тем больше вторая область добирается, и тяжелее это для электронов и отверстий для объединения.
Эффективность понижается. Это свисание быстро становится настолько плохим, что светодиоды теряют свое преимущество стоимости перед намного менее эффективными, но более дешевыми к изготовлению флуоресцентными и регулярными лампами накаливания.
Теперь, материаловед Юджи Чжао и коллеги в Калифорнийском университете, Санта-Барбара, выяснили способ минимизировать сосущее эффективность электрическое поле. Галлий азотирует для светодиодов, обычно выращивается на субстратах карбида кремния или сапфире.
К сожалению, самый легкий способ вырастить его — и способ, которым каждый коммерческий поставщик делает это — поощряет галлий, азотируют кристаллы для формирования вдоль «полярной» ориентации, максимизирующей сосущее эффективность электрическое поле.Группа Чжао получила специальный субстрат из Mitsubishi Chemical Corporation. Этот субстрат, сам сделанный из галлия, азотирует, поощрил галлий, азотируют диоды для роста в очень определенной кристаллической ориентации, близко к, но отличающийся, чем полярная ориентация, обычно используемая.
Это устранило большую часть нежелательного электрического поля. Другие бригады сделали диоды с неполярной и полуполярной ориентацией, но ни один из них не был так же успешен при сокращении свисания.
Бригада Чжао создала синий светодиод с пиковой эффективностью 52% в 20 мА. Даже когда поток увеличен 10 разами, которые, эффективность пропускает меньше чем на 14%. Типичный светодиод потерял бы больше чем 60% своей эффективности с так большой перекачкой потока через него.
Бригада представит свое исследование 10 мая на Конференции по Лазерам и Электрооптике в Сан-Хосе.«Это – очень перспективный раствор, который мог снизить стоимость светодиодов», говорит Эммэноуил Кайоупакис, вычислительный материаловед из Мичиганского университета, Анн-Арбор. Он говорит, что результатами Чжао не является просто прямое влияние уменьшенного нежелательного электрического поля, но также и потому что переориентированный галлий азотирует, уменьшает нежелательные взаимодействия электронного отверстия, производящие тепло вместо света.Прямо сейчас специально подготовленный субстрат, который использовали Чжао и коллеги, является дорогим и твердым добраться.
Но потенциальный рынок огромен: Эффективные светодиоды, способные к освещению комнат, обратились бы к людям и в развитых странах, кто хочет больше эффективности, и в развивающихся странах, кто хочет управлять светом на ограниченной энергии.