Есть много новых возможностей для развития галлия, азотируют (GaN), используемый в производственных светодиодах. Один из самых многообещающих производственных методов галлия азотирует, ammonothermal метод, который использует реактор, заполненный жидким аммиаком.
Метод идентичен с гидротермальным методом, используемым в производстве кварца, в котором вода используется вместо аммиака.Однако высокая температура в ammonothermal реакторе, объединенном с давлением 2,500 раз атмосферное давление и коррозийные эффекты так называемой сверхкритической жидкости, ставит проблему в реакторную палату и таким образом к изготовлению светодиодных материалов. Чтобы найти решение проблемы, Университет Аалто, Постдокторский Исследователь Сами Сихконен и исследовательская группа из Калифорнийского университета, Санта-Барбары во главе с Лауреатом Нобелевской премии в Физиксе Шуджи Накамуре и Постдокторском Исследователе Сиддхе Пимпуткэре систематически анализировали поведения 35 металлов, 2 металлоидов и 17 различных керамических материалов с 3 различной сверхкритической жидкой химией, нагретой до температуры 572 градусов Цельсия.«В ammonothermal методе энергия, содержавшаяся в реакторе, соответствует примерно динамитной шашке, делая условия довольно враждебными», Сами Сихконен подводит итог.
Сплав хрома никеля, обычно используемый в реакторах, терпит обычный сверхкритический аммиак вполне хорошо, но плохо противостоит эффектам смесей, используемых в производстве GaN, которые включают добавление нашатырного спирта или натрия. Наше исследование указало, что ванадий, ниобий и вольфрамовый карбид стабильны во всех трех сверхкритических жидкостях. Для практического применения, однако, более важно счесть материал подходящим лучше всего для определенного типа химии.
Для натрия аммония это было серебряным; с нашатырным спиртом кремний азотирует, и благородные металлы появляются самое многообещающее.Более высокие качественные материалы с применениями в силовой электроникеЗаменять сплав хрома никеля реактора другими структурными материалами потребовало бы изменения производственного процесса по данным Suihkonen.
Более надежные реакторы, тем не менее, позволили бы производство более высокого качества GaN, содержащий меньше кристаллических дефектов, который в свою очередь приводит к более высоким качественным светодиодам. Лучшее светодиодное качество переводит к более дешевой цене.От высококачественного более легкого светодиода может быть получен за единицу площади поверхности. Поскольку ценой светодиода управляет его площадь поверхности, лучшие материалы могли снизить цену светодиодов к даже части текущей цены, которую вычисляет Suihkonen.
Кроме того, более высокий качественный светодиод вырабатывают меньше тепла и таким образом требуют меньших элементов охлаждения, которые могли далее снизить цену и позволить приспособления светодиодного освещения, которые более компактны, чем текущие.Кроме их использования в более экономичном и эффективном освещении, эти лучшие материалы могли быть полезными также в силовой электронике, которая необходима среди прочего, в контроле за властью электромобилей, в источниках питания и конвертерах.
Стабильность Материалов в Сверхкритическом исследовании Нашатырных спиртов была недавно издана в Журнале Сверхкритических Жидкостей.